川东地区二叠系结核状、条带状及团块状硅岩成因<sup>*</sup>

周新平, 何幼斌, 罗进雄, 徐怀民. (2012)川东地区二叠系结核状、条带状及团块状硅岩成因^* [J]. 古地理学报, 14(2): 143-154
Zhou Xinping, He Youbin, Luo Jinxiong, Xu Huaimin. (2012)Origin of the Permian nodular,striped and lump siliceous rockin eastern Sichuan Province[J]. Journal Of Palaeogeography, 14(2): 143-154. DOI: 复制到剪切板

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川东地区二叠系结核状、条带状及团块状硅岩成因^*

周新平^1,², 何幼斌², 罗进雄², 徐怀民¹

1 中国石油大学(北京)地球科学学院,北京 102249

2 长江大学地球科学学院,湖北荆州 434023

第一作者简介周新平,男,1984年生,中国石油大学(北京)在读博士研究生,主要从事沉积学及石油地质学的研究工作。E-mail:zhouxp198491@163.com。

收稿日期:2011-06-23

基金:*中国石油化工股份有限公司海相油气勘探前瞻性项目“南方二叠系定量岩相古地理研究与油气预测”(编号:YPH08019)资助

摘要

川东地区二叠系结核状、条带状和团块状硅岩发育,主要分布于茅口组上段及吴家坪组,夹于石灰岩层间或层内。通过野外露头观察、室内薄片鉴定以及主量元素、微量元素和稀土元素分析,对广元长江沟、旺苍双汇、宣汉立石河和巫溪尖山的二叠系硅岩进行了岩石学及地球化学研究,重点分析了硅质来源,并对其成因机制进行了探讨。结果表明,研究区硅岩形态多样、分布不均,硅岩中见残余的石灰岩;硅质成分主要为玉髓及微晶石英、灰质硅岩中玉髓“侵入”方解石、相邻石灰岩中少量生屑被硅化。硅岩的化学成分以 SiO₂为主( 52.79%~99.21%,平均为 85.18%), Fe/Ti值、( Fe+Mn) /Ti值及 Al/( Al+Fe+Mn)值反映其形成与热水活动有关;硅岩的部分微量元素含量与地壳中该元素的平均含量差异明显, Co/Ni值与 Th/U值较低;稀土元素总量低, Ce负异常, LREE/HREE值低,δ Eu值相对较高。综合分析认为研究区二叠系硅岩为交代成因,硅质以热水来源为主,玄武岩淋滤及上升流提供了部分硅质。复合来源的硅质通过同生断裂、表层淋滤及上升流进入碳酸盐沉积物中,在不同的成岩阶段交代碳酸盐沉积物(岩),形成了顺层面或层内分布的结核状、条带状及团块状硅岩。

关键词: 硅岩; 硅质来源; 地球化学特征; 二叠系; 四川省

中图分类号:P595 文献标志码:文章编号:1671-1505 (2012) 02-0143-12 文章编号:1671-1505(2012)02-0143-12

Origin of the Permian nodular,striped and lump siliceous rockin eastern Sichuan Province

Zhou Xinping^1,², He Youbin², Luo Jinxiong², Xu Huaimin¹

1 College of Geosciences,China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249

2 School of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou 434023,Hubei;

About the first author Zhou Xinping,male,born in 1984, is a Ph.D.candidate in China University of Petroleum(Beijing).Now he is mainly engaged in the study of sedimentology and petroleum geology.E-mail: zhouxp198491@163.com.

Abstract

The Permian nodular,striped and lump siliceous rock widely distribute in the upper of Maokou Formation and the whole Wujiaping Formation,intercalate between or in the limestone succession,in the eastern Sichuan Province.The authors research the mechanism of origin and the resource of silicon for the siliceous rock by the lithological and geochemical characteristics from the outcrop,rock thin section,major element,trace element and REE,based on the Guangyuan,Wangcang,Xuanhan and Wuxi Sections.The results indicate that shape of siliceous rock is diversified,distribute heterogeneously,and the lump siliceous rock contain limestone cakes.The silicon of the siliceous rock is primary chalcedony and microcrystal quartz,the chalcedony of calcareous-siliceous intrude into the calcite,and several bioclast silicificated.Major element analysis indicates SiO₂ is the main chemical composition(52.79%~99.21%,avg 85.18%),some major element ratios of Fe/Ti,(Fe+Mn)/Ti,Al/(Al+Fe+Mn)reflect the formation of siliceous rock is associated with the hydrotherm activities.Trace element suggests different content from the crust,some trace element ratios including Co/Ni,Th/U are relatively lower.The 􀰐REE is lower,Ce is negative anomalies,LREE/HREE is lower and the δEu is relatively high.All these features above suggest that the origin of this siliceous rock we investigate is metasomatosis,the hydrotherm is primary source of silicon,the basalt leaching and upwelling is secondary.Multiple sources following with the carbonate sediments deposit through contemporaneous faults,surface leaching and upwelling,and then metasomatose the carbonate sediments during the diagenesis,finally form the nodular,striped and lump siliceous rock between or in the surrounding rocks.

Key words: siliceous rock; silicon source; geochemical characteristics; Permian; Sichuan Province

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1 概述

扬子地台晚元古代以来, 在震旦纪— 古生代的诸多层位中不同程度地发育着硅质沉积(王东安, 1994), 二叠纪整个扬子地区硅岩都十分发育(冯增昭等, 1991)。由于形成于特定的地球化学条件, 硅岩对于二叠纪古海洋沉积环境分析以及岩相古地理重建等具有重要意义。前人根据硅岩的形态及产状, 将其划分为层状硅岩、似层状硅岩以及结核状、条带状、团块状硅岩。不同形态的硅岩, 研究程度及成因解释也不相同。有关层状硅岩、似层状硅岩的研究较多, 且普遍认为是热水成因(周永章, 1990; 周永章等, 1994; 彭军等, 1995; 夏邦栋等, 1995; 徐跃通, 1996; 杨海生等, 2003; 冯胜斌等, 2007; 王卓卓等, 2007; 李红敬等, 2009; 李凤杰等, 2010; 林良彪等, 2010), 少数为生物成因(杨玉卿和冯增昭, 1997; 杨水源和姚静, 2008; 康健丽等, 2010)、交代成因(郭福生等, 2003)以及生物、热水综合成因(田云涛等, 2007)等。而关于结核状、条带状、团块状硅岩的研究却相对较少, 其成因解释也不相同(尹国勋, 1988; 冯增昭等, 1991; 高长林和何将启, 1999; 严贤勤等, 2006; 刘新宇和颜佳新, 2007; 周新平等, 2009; 陈登辉等, 2010), 争议较大。硅岩的成因应包含两方面内容, 即硅质来源和成因机制。以往的研究多偏向于通过地球化学分析来确定硅岩的形成环境, 通过硅质来源来判别硅岩的成因, 忽略了硅岩的岩石学特征、形成机制以及区域地质背景对其形成的影响, 在一定程度上造成了硅岩成因解释的片面性和单一性。对硅岩成因的不同认识, 势必会影响到对沉积环境的解释, 影响到油气勘探的进展。

针对结核状、条带状及团块状硅岩的成因问题, 以川东地区广元长江沟、旺苍双汇、宣汉立石河、巫溪尖山实测剖面(图 1)的二叠系硅岩为例进行了探讨。实测剖面分布均匀, 对于硅岩成因的研究具有代表性。笔者首先运用沉积学方法对其岩石学特征进行宏观、微观的综合分析, 判断其形成方式, 即是原生沉积(沉积成因), 还是次生交代(交代成因); 再以数量有限的硅岩样品进行地球化学研究, 选择性地运用判别指标, 结合区域地质背景, 重点分析硅质来源及形成环境; 最后结合硅质来源及形成方式对硅岩的成因进行探讨。

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	图1 四川省二叠系区划图(四川省区域地质志, 1991)及实测剖面分布Fig.1 Stratigraphy subarea map of the Permian in Sichuan Province(After Regional Geology of Sichuan Province, 1991)and the measured sections distribution

2 硅岩的特征

川东地区二叠系硅岩主要以结核状、条带状和团块状分布于茅口组上段及吴家坪组, 栖霞组和长兴组仅少量发育; 薄层硅岩在广元长江沟大隆组中上部较为发育。硅岩的特征包含了岩石学及地球化学2个方面。

2.1 岩石学特征

研究区二叠系茅口组上段以灰色、深灰色薄层— 中层含硅质条带泥晶石灰岩为主, 夹深灰色薄层泥质石灰岩, 结核状、团块状硅岩数量相对较少; 泥质石灰岩中常见水平层理, 层面可见生物遗迹化石(蹼状构造)。该段石灰岩的单层厚度较薄, 颜色较深, 泥晶结构, 泥质含量高(约2%); 生物数量较少(低于10%), 类型贫乏, 主要为海绵骨针、腕足类、介形虫等, 生物个体完整, 大小混杂; 石灰岩中Fe、Al、K、Na等的含量较高; 应为水动力条件弱的较深水盆地边缘环境。吴家坪组则主要为灰色— 深灰色块状含硅质结核、硅质条带泥晶生屑石灰岩、生屑质石灰岩, 夹少量的泥晶石灰岩。该组石灰岩单层较厚, 颜色较浅, 颗粒结构, 泥质含量低; 生物数量较多, 类型丰富, 以藻类、有孔虫等浅水生物类型组合为主, 生物个体破碎, 大小混杂; 石灰岩中Fe、Al、K、Na等的含量低, 微量元素含量普遍低, 碳同位素偏低; 应为水动力条件相对较强的较浅水开阔台地环境。

根据二叠系硅岩在剖面上与石灰岩的配置关系将其分为两类, 一类呈结核状、条带状夹于石灰岩层间, 顺层分布。此类硅岩数量多, 分布广, 与围岩突变接触, 在风化面上凸起呈串珠状、蜂窝状。其中, 结核状硅岩大小不一(4cm× 3cm~40cm× 20cm), 长轴方向一般与围岩岩层的走向一致; 少数硅岩因白云石化而呈灰白色(图 2-1); 发育同心层结构, 且同心层层间平滑接触, 与围岩特征差异明显(图 2-2)。条带状硅岩(图 2-3)的厚薄不均(3~20, cm), 横向上延伸距离不等, 垂向上分布也极不均匀; 风化面上的硅质条带节理较发育, 易碎。另一类硅岩呈团块状夹于石灰岩层内, 数量少且形态不规则, 一般孤立分布, 多分布于吴家坪组, 不具有指示围岩走向的形态特征; 部分层段的团块状硅岩与围岩近垂直分布, 表现出“ 下渗” 的特征(图 2-4); 团块状硅岩中见残余的石灰岩斑块, 石灰岩斑块内又包含较小的硅岩团块, 两者呈缝合状接触, 特征明显。岩石普通薄片的鉴定结果表明, 研究区硅岩的硅质成分主要为玉髓和微晶石英, 部分硅岩发育星散状分布的白云石假晶; 含硅石灰岩中玉髓有向下“ 侵入” 方解石的趋势, 两者呈缝合状接触, 且玉髓中见残余的方解石(周新平等, 2009); 与硅岩相邻的石灰岩中少量生屑被硅化; 扫描电镜显示, 硅岩的成分以硅质为主, 方解石含量少, 为致密块状结构(图 2-5); 灰质硅岩中方解石晶粒边缘被溶蚀呈港湾状, 部分晶粒被硅化(图 2-6)。

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	图2 川东地区实测剖面二叠系硅岩的野外露头及显微照片Fig.2 Field photos and micrographs of the Permian siliceous rock in measured sections in eastern Sichuan Province

2.2 地球化学特征

地球化学分析是研究硅岩成因的一种重要手段, 通常运用主量元素、微量元素及稀土元素(REE)的含量及其比值进行研究。本次硅岩样品分两次采集, 且送往不同的单位分析测试, 因此所测试项目也不尽相同。其中, 广元长江沟(8)和宣汉立石河(11)样品由中国科学院地质与地球物理研究所岩矿分析实验室测试; 旺苍双汇(2)和巫溪尖山(5)样品由国土资源部中南矿产资源监督检测中心测试(括弧内数字为测试样品的数量)。

1)主量元素。研究区硅岩的化学成分以SiO₂为主, 含量一般为52.79%~99.21%, 平均为85.18%, 其他化学成分含量较低。其中, Fe₂O₃、FeO、MnO、CaO的含量相对较高, Al₂O₃和TiO₂等的含量相对较低, 具有富Fe和Mn, 贫Al和Ti的特征。主量元素Fe/Ti值及(Fe+Mn)/Ti值较高, 分别为75.50和84.61; Al/(Al+Fe+Mn)值较低, 且变化范围较大, 一般为0.01~0.32, 平均为0.07(表 1)。

表1 川东地区实测剖面二叠系硅岩的主量元素含量 Table1 Major element contents of the Permian siliceous rock in measured sections in eastern Sichuan Province

实测剖面	样品编号	主量元素含量/%										总含量 /%	Fe/Ti	$\begin{matrix} \frac{(Fe + Mn)}{Ti} \end{matrix}$	$\begin{matrix} \frac{Al}{(Al + Fe + Mn)} \end{matrix}$
		SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	TFe₂O₃	MnO	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	P₂O₅
	P_2m-17-3	93.14	0.02	0.11	0.73	0.08	0.26	2.60	0.07	0.06	0.01	100.47	42.33	47.72	0.09
	P_2m-24-3	91.91	0.01	0.03	0.72	0.08	0.49	3.51	0.02	0.02	0.01	100.49	64.61	72.89	0.03
	P_2m-32-3	84.83	0.02	0.11	0.95	0.12	1.02	6.38	0.02	0.06	0.06	100.37	54.83	62.36	0.07
	P_2m-35-3	86.12	0.02	0.05	1.01	0.10	1.04	5.25	0.02	0.05	0.08	100.43	62.40	69.60	0.03
	P_2m-37-2	81.84	0.02	0.08	0.90	0.08	0.60	8.19	0.01	0.05	0.08	100.37	54.77	60.14	0.06
	P_3w-3-3	89.43	0.03	0.19	0.76	0.07	0.33	4.37	0.04	0.05	0.01	100.25	28.75	31.82	0.14
	P_3w-8-3	92.68	0.03	0.07	0.76	0.08	0.67	2.42	0.06	0.06	0.01	100.42	33.13	36.93	0.06
	P_3d-5-3	95.55	0.01	0.02	0.72	0.09	0.38	1.27	0.05	0.04	0.01	100.12	85.94	98.20	0.02
	P_2m-14-3	91.06	0.02	0.02	0.82	0.09	0.48	3.74	0.08	0.04	0.02	100.36	60.01	67.20	0.02
	P_2m-16-3	85.99	0.02	0.04	0.85	0.09	0.21	6.49	0.04	0.05	0.03	100.50	62.57	69.99	0.03
	P_3w-5-2	97.64	0.01	0.02	0.71	0.09	0.08	0.74	0.02	0.04	0.02	100.22	66.13	75.30	0.02
	P_3w-6-5	96.44	0.01	0.02	0.62	0.07	0.36	1.18	0.03	0.04	0.01	100.22	68.06	76.47	0.02
	P_3w-8-2	84.11	0.03	0.22	1.02	0.13	1.35	6.47	0.05	0.12	0.26	100.37	35.29	40.38	0.12
	P_3w-11-2	73.68	0.02	0.02	0.77	0.07	0.42	13.46	0.01	0.03	0.04	100.46	56.68	62.66	0.02
	P_3w-16-3	84.65	0.01	0.02	0.78	0.08	1.86	6.01	0.02	0.03	0.03	100.42	73.76	82.33	0.02
	P_3w-17-3	99.21	0.01	0.01	0.41	0.06	0.06	0.11	0.03	0.02	0.02	100.34	75.23	88.47	0.02
	P_3w-21-3	86.64	0.02	0.03	0.68	0.09	0.11	6.76	0.03	0.04	0.01	100.42	45.68	52.15	0.03
	P_3w-28-2	87.04	0.02	0.01	0.63	0.07	0.12	6.56	0.03	0.04	0.01	100.22	46.38	52.33	0.01
	P_3w-30-3	69.61	0.01	0.01	0.73	0.07	0.36	16.07	0.00	0.03	0.04	100.34	66.48	73.44	0.01
	P_2m-20-1	91.11	0.01	0.16	0.50	0.05	0.09	4.57	0.02	0.05	0.02	99.88	82.21	91.31	0.18
	P_3w-11-1	72.18	0.01	0.21	0.29	0.04	0.16	14.98	0.02	0.07	0.08	99.61	38.00	43.30	0.32
	P_3w-15-1	52.79	0.01	0.11	0.35	0.02	0.23	25.87	0.02	0.03	0.09	99.73	50.72	54.43	0.18
	P_3w-19-1	92.00	0.02	0.36	1.47	0.15	0.11	3.20	0.04	0.11	0.08	99.84	113.81	126.98	0.14
	P_3w-29-1	57.41	0.00	0.07	0.18	0.02	0.19	23.49	0.02	0.03	0.02	99.61	52.50	59.60	0.20
旺苍双汇	P_2m-19-2	98.04	0.00	0.07	0.96	0.10	0.08	0.30	0.04	0.02	0.01	99.87	373.85	417.75	0.04
	P_2m-20-1	76.83	0.00	0.03	0.44	0.04	0.43	12.22	0.03	0.02	0.02	99.35	168.95	186.17	0.05
平均值		85.18	0.01	0.08	0.72	0.08	0.44	7.17	0.03	0.05	0.04	—	75.50	84.61	0.07

注:广元长江沟、宣汉立石河的样品由中国科学院地质与地球物理研究所岩矿分析实验室测试; 巫溪尖山、旺苍双汇的样品由国土资源部中南矿产资源监督检测中心测试; TFe₂O₃为以Fe₂O₃表示的总铁量, FeO、Fe₂O₃全部换算为TFe₂O₃, TFe₂O₃%=[(Fe₂O₃%× 112/160)+(FeO%× 56/72)]× 160/112。

表1 川东地区实测剖面二叠系硅岩的主量元素含量 Table1 Major element contents of the Permian siliceous rock in measured sections in eastern Sichuan Province

2)微量元素。硅岩中部分微量元素含量与地壳中该元素的平均含量差异明显, 呈数倍至数十倍不等的比例关系。富Ba、As、Zn、Zr、Sr, 贫Co、Ni、Rb、Cs、Th、U, 其他微量元素含量相差不大。微量元素Co/Ni值、Th/U值较低, 平均为0.08和0.21(表 2)。

表2 川东地区实测剖面二叠系硅岩的微量元素含量 Table2 Trace element contents of the Permian siliceous rock in measured sections in eastern Sichuan Province

剖面	样品编号	微量元素含量/10^-6																					Co/Ni	Th/U
		V	Cr	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Rb	Sr	Y	Zr	Nb	Cs	Ba	Pb	Bi	Th	U	Hf	Ta	Tl
	P_2m-17-3	4.61	17.11	4.66	2.69	6.39	11.31	0.59	1.05	82.23	0.54	6.17	0.78	0.26	49.41	0.77	0.02	0.26	1.46	0.14	0.04	0.08	1.74	0.17
	P_2m-24-3	6.09	15.70	3.17	6.20	7.69	22.46	0.48	0.31	66.27	0.59	3.31	0.25	0.15	24.18	0.75	0.02	0.08	0.92	0.07	0.01	0.05	0.51	0.09
	P_2m-32-3	6.27	19.07	2.88	15.46	7.84	40.56	0.51	1.15	170.96	2.13	7.50	0.56	0.21	25.28	1.17	0.05	0.21	2.55	0.16	0.03	0.09	0.19	0.08
	P_2m-35-3	11.33	45.62	2.86	24.41	12.03	21.80	0.50	0.85	236.81	3.11	6.27	0.29	0.22	10.91	0.92	0.02	0.18	3.98	0.14	0.02	0.12	0.12	0.04
	P_2m-37-2	12.73	55.66	4.34	42.29	17.19	101.91	0.50	1.04	330.36	3.20	5.64	0.29	0.26	42.43	0.97	0.03	0.18	3.76	0.14	0.02	0.12	0.10	0.05
	P_3w-3-3	14.53	27.56	2.14	6.81	7.13	13.59	0.51	1.03	120.97	1.00	8.77	0.62	0.39	30.98	1.16	0.03	0.26	0.94	0.21	0.03	0.08	0.31	0.28
	P_3w-8-3	12.18	21.90	2.35	3.36	6.86	13.40	0.58	1.33	72.26	1.01	6.21	0.70	0.35	67.73	0.99	0.03	0.21	0.94	0.16	0.04	0.06	0.70	0.22
	P_3d-5-3	8.84	18.56	3.79	4.26	7.17	11.79	0.49	0.71	47.56	0.58	4.29	0.29	0.41	106.28	0.60	0.02	0.06	2.37	0.10	0.01	0.12	0.89	0.03
	P_2m-14-3	64.51	330.57	4.21	197.48	15.68	593.67	0.46	0.78	131.19	1.63	4.85	0.33	0.22	7.68	1.30	0.14	0.26	2.11	0.13	0.01	0.25	0.02	0.12
	P_2m-16-3	86.83	35.19	3.59	10.88	11.92	19.74	0.52	1.14	328.37	3.01	5.10	0.27	0.27	11.08	1.07	0.03	0.15	3.95	0.14	0.02	0.37	0.33	0.04
	P_3w-5-2	5.11	17.47	3.95	54.68	29.12	35.67	0.83	1.17	42.04	1.17	5.35	0.36	0.17	11.01	0.88	0.02	0.22	0.32	0.13	0.02	0.06	0.07	0.69
	P_3w-6-5	5.64	29.03	1.74	9.78	8.62	170.52	0.53	0.88	42.97	0.91	4.30	0.28	0.15	9.90	0.62	0.02	0.12	0.44	0.09	0.01	0.04	0.18	0.28
	P_3w-8-2	18.15	30.64	3.67	18.31	21.01	1695.10	0.84	3.03	244.65	6.00	10.19	0.70	0.26	10.68	3.63	0.07	0.43	4.87	0.25	0.04	0.30	0.20	0.09
	P_3w-11-2	3.29	10.46	2.23	6.37	12.59	177.12	0.35	0.63	171.44	1.65	2.85	0.21	0.11	7.28	0.92	0.02	0.13	0.65	0.07	0.01	0.04	0.35	0.20
	P_3w-16-3	85.61	35.34	3.65	11.27	12.02	14.83	0.55	1.17	327.76	3.15	3.31	0.28	0.29	10.65	1.03	0.03	0.16	3.93	0.10	0.02	0.37	0.32	0.04
	P_3w-17-3	2.02	6.13	1.70	4.42	7.38	21.44	0.35	0.34	7.12	1.30	3.46	0.10	0.12	8.08	0.62	0.01	0.07	0.14	0.08	0.00	0.04	0.38	0.51
	P_3w-21-3	6.60	12.03	2.03	5.41	8.31	20.51	0.40	1.13	453.68	1.86	5.07	0.21	0.21	8.81	1.17	0.03	0.26	0.78	0.12	0.01	0.07	0.38	0.33
	P_3w-28-2	11.67	55.37	1.98	42.87	12.90	16.60	0.43	0.85	111.78	2.48	6.60	0.18	0.17	8.75	1.60	0.03	0.32	0.83	0.15	0.01	0.05	0.05	0.38
	P_3w-30-3	7.65	9.19	2.60	3.59	7.62	5.58	0.35	0.57	329.97	4.30	2.49	0.14	0.14	11.78	1.28	0.02	0.19	1.92	0.05	0.01	0.08	0.72	0.10
	平均值	19.67	41.72	3.03	24.76	11.55	158.29	0.51	1.01	174.65	2.08	5.35	0.36	0.23	24.36	1.13	0.03	0.20	1.94	0.13	0.02	0.13	0.40	0.20
小计	UC^*	11.60	18.60	14.30	52.00	14.00	1.40	2.00	20.72	237.00	25.90	1.40	0.06	5.80	1.50	10.30	2.50	11.60	18.60	1.40	0.75	0.12
	LC^*	38.00	99.00	37.40	79.00	17.00	1.40	1.30	7.20	165.00	28.10	0.60	0.08	4.00	0.48	6.60	0.93	38.00	99.00	0.60	0.26	0.04
剖面	样品编号	微量元素含量/10^-6
		Ni	Rb	Sr	Ba	V	B	Ga
	P_2m-20-1	4.83	3.20	222.0	5.06	1.22	22.70	0.27
	P_3w-11-1	8.94	3.91	376.0	10.30	2.16	6.84	0.49
	P_3w-15-1	13.20	3.28	274.0	8.68	6.45	6.51	0.27
	P_3w-19-1	8.95	4.88	44.7	10.40	5.84	18.00	0.56
	P_3w-29-1	9.92	2.80	119.0	3.74	1.10	5.02	0.14
旺苍双汇	P_2m-19-2	5.40	2.43	14.9	3.50	1.09	11.80	0.13
	P_2m-20-1	7.00	2.33	171.0	2.09	3.04	7.39	< 0.10
小计	平均值	8.97	3.44	194.95	6.30	6.00	11.18	—
剖面	样品编号	微量元素含量/10^-6
宣汉羊鼓洞^*		Sc	Cr	Co	Ni	Zn	Rb	Sr	Cs	Ba	Zr	Hf	Ta	Th	U	As	Sb	W	Se	Co/Ni	Th/U
	FYY-1	0.30	15.00	3.10	6.00	97.00	3.00	127.00	0.40	< 50	64.00	0.20	0.26	0.42	2.40	2.10	0.30	1.70	0.10	0.52	0.18
	YG-3	0.16	22.00	2.40	6.00	26.00	5.00	181.00	0.30	< 50	< 10.00	< 0.10	0.05	0.19	1.50	1.70	0.50	1.20	0.40	0.40	0.13
	YGD-3	0.60	22.00	2.30	6.00	46.00	3.00	107.00	0.40	< 50	23.00	0.20	0.15	0.87	1.70	1.50	0.20	1.30	0.80	0.38	0.51
	YGD4-3	0.48	26.00	2.60	7.00	50.00	3.00	916.00	0.30	< 50	34.00	0.80	0.35	0.91	3.20	2.20	0.20	1.60	1.40	0.37	0.28
小计	平均值	0.39	21.25	2.60	6.25	54.75	3.50	332.75	0.35	—	—	—	0.20	0.60	2.20	1.88	0.30	1.45	0.68

注:广元长江沟、宣汉立石河的样品由中国科学院地质与地球物理研究所岩矿分析实验室测试; UC— 上地壳平均成分, LC— 下地壳平均成分; UC和LC数据据Wedeplhl(转引自于炳松等, 2004); 巫溪尖山、旺苍双汇的样品由国土资源部中南矿产资源监督检测中心测试; 宣汉羊鼓洞^*的样品为条带状、结核状硅岩, 均来自吴家坪组, 微量元素数据转引自李凤杰等(2010)。

表2 川东地区实测剖面二叠系硅岩的微量元素含量 Table2 Trace element contents of the Permian siliceous rock in measured sections in eastern Sichuan Province

3)稀土元素。研究区硅岩的稀土元素总量(10^-6)的范围为0.37~25.91, 平均为6.36, 茅口组硅岩的稀土元素含量及总量均低于吴家坪组的硅岩。硅岩的稀土元素含量表明, δ Ce值的范围为0.19~0.85, 平均为0.53, 负异常明显; δ Eu值的范围为0.66~3.04, 变化较大, 平均为0.97; LREE/HREE值的范围为0.44~1.06, 平均为0.67(表 3)。

表3 川东地区实测剖面二叠系硅岩的稀土元素含量 Table3 Rare earth element contents of the Permian siliceous rock in measured sections in eastern Sichuan Province

剖面	样品编号	稀土元素含量/10^-6														􀰐REE	$\begin{matrix} \frac{LREE}{HREE} \end{matrix}$	δ Ce	δ Eu
		La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
	P_2m-17-3	0.26	0.45	0.05	0.19	0.04	0.01	0.03	0.00	0.03	0.01	0.02	0.00	0.02	0.00	1.12	0.92	0.84	1.58
	P_2m-24-3	0.16	0.30	0.04	0.15	0.03	0.01	0.03	0.00	0.03	0.01	0.02	0.00	0.02	0.00	0.78	0.69	0.85	1.13
	P_2m-32-3	1.40	1.24	0.22	0.83	0.15	0.03	0.16	0.03	0.17	0.04	0.09	0.01	0.08	0.01	4.46	0.74	0.48	0.95
	P_2m-35-3	2.58	1.58	0.36	1.50	0.35	0.05	0.28	0.04	0.26	0.06	0.15	0.02	0.13	0.02	7.39	0.80	0.34	0.72
	P_2m-37-2	2.47	1.78	0.39	1.48	0.36	0.05	0.29	0.04	0.27	0.06	0.16	0.02	0.13	0.02	7.52	0.80	0.39	0.73
	P_3w-3-3	0.53	0.88	0.12	0.46	0.12	0.02	0.08	0.01	0.09	0.02	0.06	0.01	0.05	0.01	2.44	0.72	0.77	0.97
	P_3w-8-3	0.32	0.59	0.07	0.28	0.07	0.02	0.07	0.01	0.08	0.02	0.05	0.01	0.05	0.01	1.64	0.50	0.85	1.23
	P_3d-5-3	0.16	0.23	0.04	0.13	0.03	0.02	0.03	0.00	0.03	0.01	0.02	0.00	0.02	0.00	0.72	0.74	0.68	3.04
	P_2m-14-3	1.47	1.49	0.27	1.04	0.27	0.03	0.17	0.03	0.15	0.03	0.08	0.01	0.06	0.01	5.10	1.06	0.51	0.69
	P_2m-16-3	1.10	0.97	0.21	0.88	0.24	0.04	0.23	0.04	0.22	0.05	0.13	0.02	0.12	0.02	4.27	0.55	0.43	0.76
	P_3w-5-2	0.75	1.27	0.18	0.70	0.14	0.02	0.13	0.02	0.11	0.02	0.06	0.01	0.05	0.01	3.46	0.84	0.74	0.72
	P_3w-6-5	0.46	0.56	0.11	0.37	0.06	0.01	0.07	0.01	0.06	0.01	0.04	0.01	0.04	0.01	1.80	0.74	0.54	0.89
	P_3w-8-2	3.27	4.02	0.66	2.73	0.59	0.13	0.67	0.11	0.65	0.13	0.36	0.05	0.30	0.04	13.70	0.60	0.59	0.89
	P_3w-11-2	0.77	1.23	0.19	0.72	0.15	0.03	0.15	0.02	0.15	0.03	0.09	0.01	0.08	0.01	3.63	0.60	0.70	0.73
	P_3w-16-3	1.12	1.03	0.22	0.89	0.20	0.04	0.24	0.04	0.22	0.05	0.13	0.02	0.12	0.02	4.31	0.53	0.45	0.80
	P_3w-17-3	0.88	0.38	0.21	0.79	0.16	0.03	0.19	0.02	0.13	0.02	0.06	0.01	0.05	0.01	2.94	0.79	0.19	0.76
	P_3w-21-3	0.92	1.10	0.18	0.74	0.16	0.04	0.20	0.03	0.19	0.04	0.10	0.02	0.09	0.01	3.82	0.56	0.58	0.86
	P_3w-28-2	1.66	1.83	0.38	1.52	0.38	0.06	0.34	0.06	0.33	0.06	0.18	0.03	0.16	0.02	7.00	0.64	0.51	0.77
	P_3w-30-3	1.84	1.88	0.43	1.90	0.51	0.11	0.65	0.10	0.56	0.10	0.26	0.03	0.20	0.03	8.60	0.52	0.46	0.80
	P_2m-20-1	0.56	0.63	0.16	0.62	0.14	0.03	0.15	0.03	0.14	0.03	0.09	0.02	0.08	0.02	2.70	0.44	0.46	0.75
	P_3w-11-1	2.45	1.61	0.58	2.29	0.44	0.08	0.48	0.08	0.39	0.08	0.21	0.04	0.22	0.04	8.98	0.63	0.29	0.77
	P_3w-15-1	2.29	2.29	0.56	2.32	0.49	0.10	0.53	0.09	0.49	0.10	0.30	0.05	0.27	0.04	9.93	0.54	0.44	0.86
	P_3w-19-1	2.72	2.30	0.70	2.93	0.66	0.12	0.65	0.11	0.56	0.12	0.29	0.05	0.27	0.04	11.53	0.61	0.36	0.80
	P_3w-29-1	3.82	2.70	0.89	3.64	0.73	0.14	0.77	0.12	0.62	0.12	0.32	0.05	0.28	0.04	14.25	0.70	0.32	0.82
旺苍双汇	P_2m-19-2	0.10	0.10	0.02	0.08	0.02	0.00	0.02	0.00	0.01	0.00	0.00	0.01	0.00	0.00	0.37	0.46	0.47	0.66
	P_2m-20-1	0.17	0.10	0.05	0.19	0.04	0.01	0.04	0.01	0.02	0.01	0.02	0.01	0.00	0.00	0.67	0.64	0.23	1.48
宣汉羊鼓洞^*	FYY-1	2.32	3.66	0.53	2.63	0.69	0.18	0.90	0.14	0.80	0.16	0.38	0.05	0.28	0.04	12.76	0.53	0.72	0.99
	YG-3	1.87	0.73	0.19	1.66	0.45	0.11	0.44	0.07	0.41	0.08	0.20	0.03	0.15	0.02	6.41	0.59	0.24	1.08
	YGD-3	2.20	3.03	0.49	2.69	0.83	0.25	1.32	0.18	0.91	0.16	0.33	0.04	0.19	0.02	12.64	0.57	0.63	1.01
	YGD4-3	5.97	8.73	1.18	5.47	1.17	0.24	1.32	0.18	0.91	0.16	0.33	0.04	0.19	0.02	25.91	0.97	0.71	0.84
平均值		1.55	1.62	0.32	1.39	0.32	0.07	0.35	0.05	0.30	0.06	0.15	0.02	0.12	0.02	6.36	0.67	0.53	0.97

注:广元长江沟、宣汉立石河的样品由中国科学院地质与地球物理研究所岩矿分析实验室测试; 巫溪尖山、旺苍双汇的样品由国土资源部中南矿产资源监督检测中心测试; 宣汉羊鼓洞^*的样品为条带状、结核状硅岩, 均来自吴家坪组, 稀土元素数据转引自李凤杰等(2010)。

表3 川东地区实测剖面二叠系硅岩的稀土元素含量 Table3 Rare earth element contents of the Permian siliceous rock in measured sections in eastern Sichuan Province

3 硅质来源分析

研究区二叠系硅岩的形态不规则且无确定的产出层位, 一般夹于石灰岩层间或层内, 与围岩突变接触、部分硅岩近垂直于围岩分布, 硅岩团块中残余石灰岩; 硅岩中见白云石菱形假晶、硅质石灰岩中玉髓“ 侵入” 方解石、相邻石灰岩中少量生屑被硅化、灰质硅岩中方解石被硅化; 石灰岩中的钙质生物被硅化(珊瑚)等。硅岩的宏观、微观特征表明其为交代成因。参考围岩的岩性可知, 硅质交代的原岩可能为泥晶生屑石灰岩。结核状、条带状及团块状硅岩的硅质常被认为来自陆源(尹国勋, 1988)或生物来源(高长林和何将启, 1999; 刘新宇和颜佳新, 2007), Rachel 和 Regina(2008)在研究南内华达州科迪勒拉陆架边缘密西西比期、宾夕法尼亚期浅水碳酸盐岩中的结核状硅岩时指出其为火山来源。川东地区硅岩的硅质又来源于何处?

3.1 热水来源

硅岩中某些化学成分如SiO₂、Al₂O₃、TiO₂及MgO能较好地反应其硅质来源。Adachi等(1986)和Yamamoto(1987)认为热水中形成的硅岩具有SiO₂含量高、Al₂O₃和TiO₂含量低的特征, MgO含量的增高可作为热水体系污染或混合的指标。研究区硅岩的SiO₂含量高, Fe₂O₃、FeO、MnO和CaO含量相对较高, Al₂O₃和TiO₂等相对较低。海相沉积物中Fe/Ti值和(Fe+Mn)/Ti值可判断热水沉积和正常海水沉积, 当上述比值分别大于20和25时, 一般认为属于热水来源的沉积物(Bostrom, 1983)。通过分析发现, 研究区硅岩的主量Fe/Ti值和(Fe+Mn)/Ti值分别为75.50和84.61, 远大于其标准值, 反映了热水沉积的特征。

由于沉积物中Fe、Mn的富集主要与热水的参与有关, Al的富集则与陆源物质等的介入有关, Al/(Al+Fe+Mn)值可作为衡量沉积物中热水沉积物含量多少的标志(Bostrom et al., 1969)。Adachi等(1986)和Yamamoto(1987)指出, 纯热水、纯远海生物沉积的Al/(Al+Fe+Mn)值分别为0.01和0.60, 并拟定了热水沉积与非热水沉积的Al-Fe-Mn三角图。研究区硅岩Al/(Al+Fe+Mn)值的范围为0.01~0.32, 平均为0.07, 在Al-Fe-Mn三角图中所有硅岩样品的数据点(26个)均位于热水沉积区, 显示出富Fe、Mn而贫Al的特征(图 3)。另外, (Cu+Co+Ni)-Fe-Mn三角图也用于区分热水沉积和非热水沉积(Rona, 1988), 因为热水来源的硅岩富Fe、Mn, 贫Cu、Co和Ni, 这与热水条件下沉积物沉积速率加快有关。由于样品测试项目不同, 仅对广元长江沟(9个)、宣汉立石河(11个)的硅岩样品进行了投影, 全部数据点均位于热水沉积区的富铁端(图 4)。

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	图3 实测剖面二叠系硅岩的Al-Fe-Mn三角图(底图据刘岫峰, 1991)Fig.3 Al-Fe-Mn diagram of the Permian siliceous rock in measured sections(After Liu Xiufeng, 1991)

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	图4 广元长江沟与宣汉立石河二叠系硅岩的(Cu+Co+Ni)-Fe-Mn三角图(底图据Rona, 1988)Fig.4 (Cu+Co+Ni)-Fe-Mn diagram of the Permian siliceous rock in Guangyuan and Xuanhan Sections(Base map is after Rona, 1988)

硅岩中微量元素含量与地壳中该元素平均含量的异常反应了硅岩的深部物质来源(于炳松等, 2004)。研究区硅岩中Ba、As、Zn、Zr、Sr富集, Co、Ni、Rb、 Cs、Th、U亏损, 表明硅岩在形成过程中可能有深部物质参与。微量元素比值是判断硅岩硅质来源的重要指标, 一般认为Co/Ni值小于1、Th/U值小于1时为热水沉积(Marching et al., 1982)。研究区硅岩的Co/Ni平均值、Th/U平均值分别为0.08、0.21, 反映出热水沉积特征。

相对于主量元素和微量元素而言, 稀土元素在沉积、成岩过程中所受的影响较小, 能更好地保留硅岩的原始信息(Richard, 1994)。二叠系硅岩的稀土元素总量明显偏低, Ce负异常明显, Eu弱负异常或正异常, 表现出HREE中等富集、LREE相对亏损的特点。各剖面硅岩的稀土元素北美页岩标准化配分模式图具有一定的相似性, 表现出平坦、略向左倾斜的特征(可能是非热水沉积物质的混入造成), 仅旺苍双汇剖面硅岩的配分模式图起伏较大, 且稀土元素含量普遍偏低(图 5)。另外, 茅口组硅岩的稀土元素含量一般约为0.01× 10^-6, 稀土元素总量低,

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	图5 实测剖面二叠系硅岩的稀土元素北美页岩标准化配分模式Fig.5 REE patterns of the Permian siliceous rock in measured sections

HREE富集; 吴家坪组硅岩的稀土元素含量一般约为0.1× 10^-6, 稀土元素总量相对较高, HREE富集程度相对较低。以上特征表明, 二叠纪茅口期热水作用较强, 吴家坪期热水作用相对减弱。Murray(1994)对洋中脊附近F-MH硅岩的δ Eu值研究后发现, 在离洋中脊75, km范围内, δ Eu值从1.35降低到1.02, δ Eu值越大, 热水作用越强烈。与典型热水沉积硅岩相比, 研究区硅岩的δ Eu值平均为0.97, 相对较小, 反映了硅质的形成过程复杂, 主要受热水作用控制, 但也受正常海水的影响。

林良彪等(2010)通过氧同位素对重庆石柱茅口组层状硅岩的形成温度进行了估算, 认为硅岩形成时的古海水温度变化范围为34~89, ℃, 平均为67, ℃。研究区距离重庆石柱剖面不远, 古海洋中海水的地球化学性质应该相近, 尽管硅岩类型不同, 形成环境可能有所差异, 但硅岩形成时的古海洋温度应相差不大, 古海水应处于热水状态, 硅岩的形成应该受到了热水作用的影响。

综合硅岩的主量元素、微量元素和稀土元素分析认为, 研究区二叠系硅岩主要为热水来源。并且, 二叠纪也具备形成热水的区域地质背景(周新平等, 2009), 附近发育了一系列的同生断裂, 梁平、宣汉、达县和开江等地也有一定数量的玄武岩分布(林良彪, 2008), 可见当时具备形成热水的条件。

3.2 玄武岩淋滤

四川、贵州及云南3省广泛分布有中— 晚二叠世之交喷发的峨眉山玄武岩, 成为世界公认的大火成岩省。在此区域内, 凡二叠系出露之处, 多有玄武岩分布。玄武岩的厚度变化大, 总体西厚东薄, 向东尖灭。四川盆地东部的玄武岩主要为陆上火山喷溢形成, 具有多期次、多旋回的特征, 且不同地区数量有所差别(冯增昭等, 1997)。钻井钻遇和航磁解释结果表明玄武岩在梁平、开江、宣汉和达县等地有一定数量的分布, 厚6~60, m, 一般大于20, m, 自西南至北东方向厚度减薄。玄武岩主要分布于同生断裂的两侧, 明显受同生断裂的控制(林良彪, 2008)。陆上火山喷溢形成的基性玄武岩, 其成分主要为SiO₂(45%~50%), 玄武岩风化淋滤后可形成一定数量的硅质。陈福和朱笑青(1984)对玄武岩古风化淋滤生成条带状铁硅建造进行了模拟实验, 认为受火山气体污染后的酸性雨水对玄武岩淋滤作用增强, 较普通雨水的淋滤作用高出2~3个数量级, 可生成大量的硅酸并以真溶液形式注入水体中, 溶液中的硅酸很快达到过饱和并以非晶硅胶体形式聚合沉淀。

李凤杰等(2010)通过对比玄武岩与硅岩的U、Th含量及U/Th值来研究硅岩与玄武岩的亲缘关系, 峨眉山玄武岩的U含量为(1.0~1.97)× 10^-6, 平均为1.57× 10^-6; Th含量为(4.63~8.1)× 10^-6, 平均为7.13× 10^-6; U/Th值仅为0.16~0.32, 平均为0.22。研究区二叠系硅岩中U含量为(0.14~4.87)× 10^-6, 平均为1.99× 10^-6; Th含量为(0.06~0.91)× 10^-6, 平均为0.27× 10^-6; U/Th值为1.46~38.21, 平均为10.26。U和Th在沉积物中的含量取决于沉积环境的氧化还原电位, Th不受水体氧化还原条件的影响, 常以不溶的Th⁴⁺形式存在; 而U在还原条件下以不溶的U⁴⁺形式存在, 导致沉积物中U的富集; 在氧化条件下以可溶的U⁶⁺形式存在, 导致沉积物中U的亏损。因此, 玄武岩风化淋滤后, 由于Th的不溶性, 随溶液搬运距离的增大其含量会逐渐减少, U的含量则随氧化还原条件而变化。通过与玄武岩的对比发现, 二叠系硅岩中的U含量变化范围较大, 茅口组上段硅岩的U含量较高, 吴家坪组硅岩的U含量相对较低(表 2), 其平均值与玄武岩的U含量较为接近; Th含量明显低于玄武岩中的含量, 可能为搬运距离的增大导致了Th含量的减少。硅岩、玄武岩中的U、Th含量对比反映出硅岩与玄武岩有一定的亲缘性, 同时也表明硅岩形成过程的复杂性。

古地磁的研究结果表明, 中二叠世中— 上扬子地区位于赤道附近(殷鸿福等, 1999), 气候炎热潮湿, 加里东构造运动形成的古陆在二叠纪已剥蚀夷平成准平原化(冯增昭等, 1991), 强烈的风化作用必然会造成玄武岩中SiO₂的析出。

基于上述分析认为, 研究区中晚二叠世多期火山喷溢形成的玄武岩, 受控于同生断裂, 分布在梁平一带, 在地表或近地表条件下, 受大气水风化淋滤而析出SiO₂。另外, 玄武岩的气孔及杏仁构造发育, 具有良好的孔隙空间, 相对疏松的玄武岩对于大气水的风化淋滤具有较好的促进作用; 玄武岩附近发育的同生断裂也促进了大气水的淋滤作用, 使大气水在垂向、横向上能进行较远距离地流动; 受到火山气体污染后形成的酸性雨水对玄武岩的淋滤作用更强, 可生成大量的硅酸并以真溶液形式随流体下渗。含硅流体在下渗过程中, 一部分会残留在碳酸盐沉积物(岩)层间或层内, 一部分则最终流入海水, 无论是何种情况, 都会为硅岩的形成提供了一定数量的硅质。

3.3 上升流来源

上升流是海洋中常见的一种洋流, 大洋中下层海水在各种因素作用下上升到大洋表面便形成上升流, 它是海水垂向循环运动的一种形式。受厄尔尼诺等气象因素影响, 上升流表现出阵发性和周期性特征。关于地质记录中上升流沉积的研究尚处于探索阶段, 前人在下扬子地区古生界、华北地块中— 上元古界、塔里木盆地寒武系、中— 上扬子地区二叠系等地层中识别出了上升流沉积(吕炳全和瞿建忠, 1989; 于炳松等, 2004; 吕炳全等, 2004, 2005; 胡望水等, 2004, 2009; 肖传桃等, 2009; 罗进雄和何幼斌, 2010), 认为上升流引发了缺氧事件, 形成了有机质丰富的烃源岩, 并发育有泥质石灰岩、黑色碳质页岩、硅质页岩、硅质条带、结核以及磷矿层等。上升流沉积多为薄层状, 硅岩与泥岩或石灰岩常表现出韵律性特征, 此类沉积岩中有机碳含量高, 普遍存在星散状分布的黄铁矿以及部分微量元素的富集(胡望水等, 2004; 吕炳全等, 2004), 沉积构造以微细层理或波状纹层为代表(胡望水等, 2009), 发育陆棚缓坡底栖型生物相和陆棚盆地浮游型生物相两种类型(肖传桃等, 2009)。吕炳全等(2004)通过对下扬子地块东南古生代上升流沉积的研究认为该区早寒武世、晚奥陶世、中二叠世形成了3次上升流高峰期, 与古生代冰川活动呈正相关关系。罗进雄和何幼斌(2010)认为中二叠世中— 上扬子地区处于上升流发育的有利区, 并以上升流的观点解释了眼球状石灰岩中“ 眼球” 、“ 眼皮” 两部分的差异性。因此, 二叠纪扬子地区上升流较为发育。

茅口组上段为盆地边缘环境, 主要为深灰色薄层— 中层含硅质条带泥晶石灰岩, 夹深灰色薄层泥质石灰岩及硅质页岩, 结核状和团块状硅岩数量较少, 且条带状硅岩与石灰岩围岩、灰色泥晶石灰岩与深灰色泥质石灰岩呈韵律性特征; 泥晶石灰岩中生屑含量低, 类型贫乏, 主要为海绵骨针, 属陆棚盆地浮游型生物相类型; 泥质石灰岩中常见水平层理, 岩层层面上可见生物遗迹化石; 泥晶石灰岩中Ba、Co、Cr、Cu、V和Zn等微量元素相对富集, Ni/Co值、V/(V+Ni)值皆反映出缺氧环境的特征, 属厌氧级别(表 4)。通过与上升流沉积特征的对比发现, 茅口组上段的岩石类型、岩石结构、沉积构造、生物相类型、微量元素含量以及氧化还原环境等特征与上升流沉积相似, 考虑到研究区也具备发育上升流的天时地利条件, 认为茅口组上段为上升流沉积。茅口组上段主要为含硅质条带的碳酸盐沉积, 黑色薄层硅岩、硅质页岩少, 黑色碳质页岩不发育, 表明上升流强度应当相对较弱。虽然上升流本身并不能形成硅质, 只是作为硅质迁移的运载体, 但鉴于上升流在本区发育的独特意义及作用, 仍将其作为硅岩硅质的一种来源。即研究区茅口组上段硅岩的硅质应来源于强度相对较弱的上升流沉积。

表4 广元长江沟、宣汉立石河剖面茅口组上段泥晶石灰岩的微量元素特征及氧化还原环境指示 Table4 Trace element characteristic and redox environment indication of micrite in the upper of Maokou Formation in Guangyuan Changjianggou and Xuanhan Lishihe sections

4 成因机制探讨

受二叠纪火山活动和同生断裂的广泛影响, 二叠纪茅口期与吴家坪期的海水中应富含硅质, 处于热水状态, 同时也受到正常海水的影响。富含硅质的热水通过同生断裂下渗、上涌, 形成了二叠系硅岩的主要来源。另外, 中— 晚二叠世之交的玄武岩、茅口期末的上升流也提供了部分硅质, 是形成此类硅岩的次要来源。热水来源、玄武岩淋滤来源、上升流来源的硅质在形成时间上可能有所差别, 但硅岩的形成是三者共同作用的结果。同生断裂促进了大气水的表层淋滤; 表层淋滤在一定程度上也改善了断裂的输导性; 沿同生断裂输导的热水增大了温差变化, 促进了上升流的发育; 含硅热水遇到上升流携带的含硅冷水团时会增大硅质的溶解度而呈过饱和状态。三者相互影响, 形成了含硅流体的运移网络(图 6)。热水、玄武岩淋滤、上升流的复合来源形成了较充分的硅质, 通过运移网络进入碳酸盐沉积物(岩)中。硅质随流体分散在碳酸盐沉积物的层间或层内, 在成岩过程中发生分异、迁移, 一定条件下形成了二氧化硅的局部富集, 并最终交代碳酸盐沉积物(岩)。成岩早期, 碳酸盐沉积物尚未固结, 层面流体的流动性相对较强, 具有优势运移通道的特征, 富含硅质的复合流体优先沿层面迁移富集并交代, 形成了沿层面分布的指示围岩走向的结核状、条带状硅岩, 广泛分布于茅口组上段及吴家坪组; 成岩晚期, 碳酸盐沉积物已基本固结成岩, 流体的赋存空间较少、流动性较差, 残留的含硅流体只能在连通的孔隙与裂缝等局部空间中流动, 交代围岩, 形成了石灰岩层内形态复杂的、具“ 下渗” 特征且孤立分布的团块状硅岩, 主要分布于吴家坪组的少数层段。

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	图6 川东地区二叠系硅岩复合来源的概念图Fig.6 Multiple sources model of the Permian siliceous rock in eastern Sichuan Province

5 结论

1)川东地区二叠系的结核状、条带状及团块状硅岩为交代成因, 在岩石学上特征明显, 为二氧化硅在成岩过程中交代碳酸盐形成。

2)硅岩的硅质为复合来源, 热水为其主要来源, 玄武岩淋滤及上升流为次要来源, 复合来源为硅岩的形成提供了较充分的硅质。

3)复合来源的硅质通过同生断裂、表层淋滤及上升流等作用分散在碳酸盐沉积物(岩)中。成岩早期, 硅质通过交代碳酸盐沉积物(岩)形成顺层面分布的结核状、条带状硅岩; 成岩晚期, 则形成在层内分布的孤立的团块状硅岩。

4)硅岩成因复杂, 物源的多样性、成因机制的复杂性增加了硅岩研究的难度。因此, 分析硅岩成因时应重视区域地质背景的影响, 充分考虑硅岩的岩石学特征及形成环境, 在宏观、微观方面对其形成方式进行判别, 再辅以地球化学方法, 选择合理的指标分析硅质来源, 最后结合硅质来源及形成方式研究其成因机制。

致谢参加野外和室内工作的还有李向东、王丹、文静、李慰洋、杜红权、李华、田雨和刘娜等同学,在此谨表谢意!

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献

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Cherts occur from lacustrine grainstones and packstones of the middle part of the Zhuanchengzi Bed (Yixian Formation, Lower Cretaceous) in Westerm Liaoning Province. Four lithofacies are recognized. The chert in brecciated-nodular limestone includes nodular, lenticular and cloddy types morphologically. Moreover, two types could be defined base on their differentiation of colour and translucency. The chert consists of microcrystalline quartz and chalcedony with small calcite and dolomite crystals lithologically. These facts imply that the environmental setting might be considered as a short-lived isolated ponds in very shallow depressions on the floodplain. Nevertheless, drought climate as well as the volcanic activity reinforced the formation of the cherts.

辽西义县鹰窝山下白垩统义县组砖城子层中部发育一套湖相碳酸盐岩，可识别出4种岩相类型，其中角砾化团块灰岩相中含有大量燧石，所含的燧石可据形态划分为结核状、透镜状和团块状3种类型，据颜色和透明度识别出两种类型。燧石以微晶石英和玉髓为主，含少量的白云石和方解石晶粒。该岩相系相对干旱气候背景下的洪积-漫湖沉积体系中较浅储水洼地沉积，火山活动也具一定的影响力。

... 陈登辉等,2010),争议较大 ...

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摘　要： A serics of simulating experiments on the mechanism of formation of banded ironsilica formations have been made using a suite of self-designed glasswares to model the hypergene circulation of surface water.The simulating process involved two stages;In the first stage weathering-leaching of basalts by strongly acidic meteoric water formed in the volcanic period of early Proeambrian,resulting in amorphous silica precipitates and strongly acidic ore solutions(pH,1.25),and in the second stage weathering-leaching of basalts by rainwater satupated with CO2 gas free fromcontamination of volcanie gases in the intermission of volcanic activity.Under such conditions the pH value of the seawater would increase.When the pH value rose to 1.25-3.00,ferric hydroxide and amorphous silica would be alternatively precipitated due to periodic heating of the upper solutions and continueous addition of pH-high basalt leaching solutions.This is a possible explanation for the mechanism of formation of banded iron-silica formations.

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二郎坪群硅质岩成因研究对二郎坪群的构造背景和铜多金属矿床成因的确定具有重要意义。通过对二郎坪群中三种硅质岩的地质特征和岩石地球化学分析,认为二郎坪群硅质岩是典型的热水沉积硅质岩。常量元素地球化学特征值(N(Al)/N(Al+Fe+Mn))指示该硅质岩的沉积环境存在东西差异,南阳盆地以东弧后盆地的规模较大(N(Al) /N(Al+Fe+Mn)=0.30~0.45),沉积环境类似远洋盆地,硅质岩的热液成分比例大,受陆缘物质影响小;而南阳盆地以西弧后盆地的规模较小 (N(Al)/N(Al+Fe+Mn)=0.59),沉积环境为近大陆的边缘海,硅质岩Al含量相对较高,受到陆缘物质影响相对大。地质特征和稀土元素特征(负Eu异常、弱负Ce异常)揭示了二郎坪群硅质岩是弧后盆地型低温热液流体和海水混合形成,这为二郎坪群形成于弧后盆地构造环境的认识提供了新的重要证据。热水沉积硅质岩与铜多金属矿床的共生关系证明研究区铜金属矿床的成因是海底热液喷流沉积作用。

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摘　要：

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... 冯增昭等,1991 ...

... 上扬子地区位于赤道附近(殷鸿福等,1999),气候炎热潮湿,加里东构造运动形成的古陆在二叠纪已剥蚀夷平成准平原化(冯增昭等,1991),强烈的风化作用必然会造成玄武岩中SiO₂的析出 ...

1997

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冯增昭, 杨玉卿, 金振奎, 等. 1997. 中国南方二叠纪岩相古地理[M]. 山东东营: 石油大学出版社, 49-50.

摘　要：在各基于剖面的地层学及定量沉积不伯基础上，根据作者倡导的“单因素分析综合作图法”对中国南方二叠纪的岩相古地理进行了研究及编图，共编制出早二叠世的栖霞期与茅口期，晚二叠世的龙潭期与长兴期的单因素基础图件２３幅，岩相古地理图４幅，比例尺均为１：２５０万，在这些岩相古地理图中，各一、二、三级岩相古地理单元的确定都有定量的单因素数据为依据，这就使岩相古地理图和岩相古地理发展到了定量阶段，各期岩相古地理的格

... 四川盆地东部的玄武岩主要为陆上火山喷溢形成,具有多期次、多旋回的特征,且不同地区数量有所差别(冯增昭等,1997) ...

1999

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高长林, 何将启. 1999. 北大巴山硅质岩的地球化学特征及其成因[J]. 地球科学—中国地质大学学报, 24(3): 246-249.

北大巴山地区早古生代产有两类硅质岩,一类为层状硅质岩,富Cu,Zn,Ba,U,P,Ni而贫Mn,w(ΣREE)值很高,w(LREE)/w(HREE)值低(0.330～0.990),负Ce异常明显,稀土分布曲线呈V字形,其成因与火山活动有关,形成于深海环境;另一类为硅质结核,贫Cu,Zn,Ba,U,P,Ni而富Mn,w(ΣREE)值低,w(LREE)/w(HREE)值高(3.390～3.920),无负 Ce异常,稀土分布曲线为陡右倾,为生物成因,形成于浅水环境.

... 高长林和何将启,1999 ...

... 结核状、条带状及团块状硅岩的硅质常被认为来自陆源(尹国勋,1988)或生物来源(高长林和何将启,1999 ...

2003

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郭福生, 林子瑜, 杜杨松, 等. 2003. 一种特殊类型硅质岩的特征与成因研究[J]. 地学前缘, 10(4): 573-581.

浙江江山晚石炭世藕塘底组上段发现一种较为特殊的硅质岩.该类岩石呈白色、黄白色,夹于浅海相黄白色长石石英砂岩、粉砂岩和砾岩中.其显著特征是,岩石具残余生物碎屑结构,见大量腕足类、海百合茎、珊瑚等钙质生物假象,主要为mm级完整个体,密集堆积.生物已完全硅化,但内部组构清晰可辨.常见由多个微晶石英交代的自形细晶白云石假象以及碳酸盐交代残余.岩石质地较轻,具大量圆形、菱形和不规则状孔隙,系由海百合茎等生物碎屑、白云石(或钙质成分)风化淋滤流失造成空洞所致.岩石属于交代成因,原岩可能为亮晶(或微晶)生物碎屑灰岩,为潮下浅滩沉积产物.岩石硅化前曾发生过白云化作用.地球化学特征表明,硅质来源于正常地下水,无热水或火山硅质来源的迹象.笔者将这类硅质岩取名为"钙骨假象燧石岩".

... 康健丽等,2010)、交代成因(郭福生等,2003)以及生物、热水综合成因(田云涛等,2007)等 ...

2009

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... 胡望水等,2004,2009 ...

... 吕炳全等,2004),沉积构造以微细层理或波状纹层为代表(胡望水等,2009),发育陆棚缓坡底栖型生物相和陆棚盆地浮游型生物相两种类型(肖传桃等,2009) ...

2004

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胡望水, 吕炳全, 王红罡, 等. 2004. 扬子地块东南陆缘寒武系上升流沉积特征[J]. 江汉石油学院学报, 26(4): 9-12.

摘　要：通过下扬子地块东南陆缘区19条寒武系剖面的实测、分析和对比．认为该区寒武系中的黑色炭质页岩、硅质页岩、硅质条带和结核以及磷矿层和磷结核等是古特提斯海中上升流作用在这被动大陆边缘区形成的．上升流引发缺氧事件．造成有机质丰富的沉积．形成烃源岩、石煤和磷矿等．分析了该区上升流沉积的特征、形成演化、分布规律及其与油气的关系。

... 胡望水等,2004,2009 ...

... 上升流沉积多为薄层状,硅岩与泥岩或石灰岩常表现出韵律性特征,此类沉积岩中有机碳含量高,普遍存在星散状分布的黄铁矿以及部分微量元素的富集(胡望水等,2004 ...

2010

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... 康健丽等,2010)、交代成因(郭福生等,2003)以及生物、热水综合成因(田云涛等,2007)等 ...

2010

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李凤杰, 刘殿鹤, 刘琪. 2010. 四川宣汉地区吴家坪组硅质岩地球化学特征及其成因探讨[J]. 天然气地球科学, 21(1): 62-67.

The different types of siliceous rocks(i.e.flaggy siliceous,striped siliceous and striped chert noddle) occurr in the Wujiaping Formation,Xuanhan area of Sichuan basin.The rare earth elements and trace elements in different siliceous rocks from Yanggudong section in Dukou town,Xuanhan County,were measured.The total volume of rare earth elements is relatively low,and shows the increasing tendency from striped chert noddle to striped siliceous rocks and flaggy siliceous rocks in turns.The shale-normalized rare earth elements have slight to intermediate negative δCe anomalies,intermediate ratios ofLa n /Ce n 、 La n /Yb n ,and an overwhelming majority negative δEu anomalies,suggesting the continental margin and open-ocean basin environment for siliceous rocks.Trace elements of Co,Ni,As and Sb elements indicate that siliceous rocks would be formed under non-hydrothermal deposition.Integrating the outcrop geochemical characteristics in NE Sichuan Basin,these suggest the sedimentary environment of Wujiaping Formation siliceous rocks mainly continental margin and open-ocean basin,and part of striped siliceous rocks influenced by weak hydrothermal fluids.

四川宣汉地区吴家坪组发育薄层状硅质岩、条带状硅质岩以及似层状燧石结核等类型的硅质岩。以宣汉渡口镇羊鼓洞剖面为基础，对不同类型硅质岩的稀土元素和微量元素地球化学特征进行分析后认为：稀土元素∑REE总量相对较低，在岩性上有似层状燧石结核—条带状硅质岩—薄层状硅质岩递增的趋势。标准化的稀土元素具有低—中等δCe负异常、中等的La n /Ce n 、La n /Yb n 和δEu多数为负异常的特点，显示硅质岩为大陆边缘—广海平原的成因环境。微量元素Co、Ni、As和Sb等元素反映出其非热水沉积的特点。综合露头地球化学特征，认为四川盆地东北部二叠系吴家坪组的硅质岩形成的环境以大陆边缘—广海平原环境为主，其中部分条带状硅质岩受较弱热水沉积的影响。

... 李凤杰等,2010 ...

... 李凤杰等(2010)通过对比玄武岩与硅岩的U、Th含量及U/Th值来研究硅岩与玄武岩的亲缘关系,峨眉山玄武岩的U含量为(1 ...

2009

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李红敬, 解习农, 周炼, 等. 2009. 扬子地区二叠系硅质岩成因分析及沉积环境研究[J]. 石油实验地质, 31(6): 564-569.

The studies on Permian cherts from the two typical sections(Shangsi section of Guangyuan area and Nashui section of Luodian area) in the Yangtze region indicate that distict REE characteristics occur among banded,nubby and lamellated cherts in different areas.The ∑REE values in banded and nubby cherts are less than that in lamellated chert.There are semblable Ce/Ce * values in cherts of different occurrences in same area,but it is quite different in these two areas.In this paper,through comparison and analysis of cherts and surrounding rocks(including limestone and shale),of them,the ∑REE values in shales are the highest,and the next is the lamellated cherts,then the limestone,but the lowest is banded chert.The studies on petrological characteristics and REE geochemical characteristics in cherts show that the Permian cherts in the Guangyuan area are mainly biological sedimentation,but are effected by hydrothermal sedimentation,and they are formed in the middle-lower part of continental shelf.While the Permian cherts in the Luodian area are mainly hydrothermal sedimentation,and the non-hydrothermal sedimentation is also interfused.They are formed in oceanic basin.

对扬子地区2个典型剖面即广元上寺剖面和罗甸纳水剖面的二叠系硅质岩稀土元素地球化学特征研究发现:扬子板块不同地区不同产状的硅质岩稀土元素特征存在差异,燧石条带和团块状硅质岩∑REE均小于层状硅质岩的Petro China REE;同一地区不同产状的硅质岩Ce/Ce * 相差极小,而不同地区Ce/Ce * 存在明显差异。硅质岩与围岩(灰岩和页岩)进行对比分析发现,页岩的∑REE最高,其次为层状硅质岩,再次为灰岩,最低为燧石条带。通过系统的岩石学和稀土元素地球化学特征研究表明,广元地区二叠系硅质岩以生物沉积为主,并有一定的热水沉积物质,其沉积环境为大陆边缘中下部;而黔南地区二叠系硅质岩是热水沉积为主,混有少量非热水成因的物质,其形成于远离陆源的洋盆环境。

... 李红敬等,2009 ...

2008

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林良彪. 2008. 川东二叠纪层序充填与沉积物分布规律[D]. 成都理工大学, 32.

华南板块在海西构造阶段以板内运动为主，处于拉张伸展构造环境下，发育了一系列具有拉张或左行拉分性质的裂陷盆地，特别是在二叠纪，拉张活动剧烈(即峨眉地裂运动)，并已延伸到盆地内部，在板块上的不同部位形成了一些深水盆地，整体形成了台盆相间、台中有盆、盆中有台的古地理格局，而台盆边缘发育的礁滩恰恰是油气的有利储集体，如“普光”气田、“龙岗”气田等，因而对华南板块二叠纪层序充填与沉积物分布规律的研究具有十分重要的理论意义和现实意义。本论文以四川盆地东部(即川东地区)二叠系为研究对象，以野外露头剖面为研究重点，充分利用已有的钻井资料及地震资料，以沉积学、层序地层学、地球化学、古生物学、地球物理学和构造地质学等原理为指导，利用多种分析手段，深入研究二叠系硅质岩的岩石学特征、地球化学特征，以揭示硅质岩的成因类型，挖掘隐藏在硅质岩背后的地质背景信息；分析二叠系的沉积体系、层序充填特征，结合硅质岩研究成果、区域构造背景，以三级层序或三级层序体系域为编图单元，编制具有精确性、等时性、成因连续性等优点的岩相古地理图，揭示研究区的沉积物分布规律，进而分析整个沉积盆地的性质及演化特征，揭示上扬子板块的演化特征。通过研究，得出以下几点成果认识： (1)对重庆石柱冷水溪中二叠统茅口组和上二叠统吴家坪组层状硅质岩进行岩石学、主量元素、微量元素、稀土元素及硅氧同位素研究，表明它们都为热水硅质岩，形成于台盆环境中，但茅口组热水硅质岩的特征明显于吴家坪组。①茅口组和吴家坪组硅质岩化学成分均以SiO_2为主，含量分别为 80．09％～97．91％和65．52％～97．76％，其Al／(Al+Fe+Mn)平均值分别为0．30和0．4599。Al-Fe-Mn判别图解、SiO_2-Al_2O_3图、SiO_2-Fe_2O_3图、Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)三角图解、U-Th图解均表明茅口组和吴家坪组硅质岩绝大部分为热水硅质岩，少部分为非热水硅质岩。②茅口组和吴家坪组硅质岩稀土元素总量都较低，平均值分别为7．509×10~(-6)和 38．540×10~(-6)，重稀土元素中度富集；Ce中度异常，北美页岩标准化配分模式图略为向左倾斜或平整，Eu无明显正负异常，这些特征表明两组硅质岩成分以热水沉积为主，并有部分非热水成因的物质混入。③茅口组和吴家坪组硅质岩δ~(30)Si的值总体上都位于热水成因硅质岩区域内，根据δ~ (18)O值计算得出茅口组和吴家坪组硅质岩形成时，古海水温度变化范围分别为34．45～80．77℃和43．28～93．61℃。④茅口组和吴家坪组硅质岩结构构造表明，该组硅质岩形成于水体较深的环境，这些为滑塌变形构造、灰岩砾石、菊石化石、放射虫、海绵骨针以及薄壳腕足等所证明：MnO/TiO_2值、Al_2O_3／(Al_2O_3+Fe_2O_3)值、δCe值和δ~(30)Si值也均表明茅口组和吴家坪组硅质岩形成于台盆环境。 (2)二叠纪的沉积过程中，同生断裂活动频繁而强烈，并伴随有火山活动。区内茅口组和吴家坪组热水硅质岩的形成主要取决于以下两个条件：①板内沿断裂拉张，地壳具有可渗透性，海水向下渗透并在一定深度内发生循环，然后上涌。②剖面位于七曜山断裂的附近，该断裂提供了深部热液。下渗的海水与岩浆热液混合，海水被加温后，溶解了大量SiO_2及其他有关元素，并以热泉形式通过断裂喷出，使附近海水中SiO_2含量极大提高并沉淀；同时又促使放射虫和海绵等硅质生物繁殖，形成生物硅质岩。 (3)川东地区二叠系发育了滨岸-潮坪、碳酸盐缓坡、碳酸盐台地、台盆4种沉积体系，研究认为随着生物岩隆的快速发展，晚二叠世吴家坪期的碳酸盐缓坡至长兴期转化为碳酸盐台地。 (4)识别出6种层序界面的表现形式：古风化壳、古喀斯特作用面、火山事件作用面、最大海泛面、岩性、岩相转换面和底流冲刷侵蚀面，4类与盆地构造演化有关的成因类型：造山侵蚀层序不整合界面、升隆侵蚀层序不整合界面、海侵上超层序不整合界面和暴露层序不整合界面。以此为基础，将研究区二叠系划分出12个三级层序，详细讨论了各层序在不同相区内的特征及其变化，进行了区域对比，并建立了川东二叠纪的层序充填模型。认为层序充填主要受控于构造运动、全球海平面升降、沉积作用和气候四大因素。 (5)以三级层序体系域或三级层序为编图单元对研究区进行岩相古地理编图研究，共编制了14张层序岩相古地理图(PSQ1、PSQ2、PSQ3、 PSQ4、PSQ5、PSQ6、PSQ7、PSQ8LST、PSQ8TST、PSQ8HST、PSQ9、PSQ10、PSQ11和PSQ12)，揭示了区域沉积物分布规律及演化规律。表明：早二叠世梁山期(PSQ1)发育了滨岸沼泽的细粉砂岩、泥页岩夹煤线：中二叠世(PSQ2～PSQ6)海平面升高，发育了开阔台地相的生物碎屑灰岩、含生物碎屑泥晶灰岩等，并常夹有燧石条带、页岩或含有燧石结核，局部地区有生物碎屑滩发育；PSQ7，在石柱地区发育了一硅质岩台盆，区内其它地区仍为开阔台地相沉积；吴家坪早期(PSQ8LST)普遍为一套滨岸相的页岩、铝土质页岩、褐黄色粉砂岩、泥质粉砂岩夹煤线沉积，在研究区北部(梁平)地区以发育玄武岩和辉绿岩为特征。吴家坪中晚期(PSQ8TST～PSQ10)为碳酸盐缓坡沉积，但在PSQ9～PSQ12，石柱冷水溪地区有硅质岩台盆存在；长兴期(PSQ11、PSQ12)为碳酸盐台地沉积，在研究区北部和南部分别存在“开江-梁平”和“石柱”两个泥质灰岩台盆。 (6)峨眉山玄武岩喷发过程就是大陆裂谷形成演化过程，它始于茅口期，于晚二叠世早期喷出地表，结束于晚二叠世中期，分为以下5个阶段：①茅口早期 (PSQ5、PSQ6)深部岩浆开始活动，使上覆地壳处于微上拱状态，海底地形略有起伏，海底未完全固结的沉积物在以上多种因素影响下较易发生塑性滑动，沉积了茅口组瘤状灰岩。富含SiO_2的热液进入海底，混迹于沉积物中，成岩过程中发生分异形成燧石结核或燧石条带。②茅口晚期(PSQ7)岩浆上拱，使上覆地壳形成穹窿，穹隆中心地区容易发生张性裂开，形成一些断陷盆地，盆地中沉积了硅质岩，本区如茅口期石柱台盆。③茅口未期，玄武岩即将喷出地表，岩浆上拱作用使四川盆地全面快速隆升形成穹窿，穹窿全面位于海平面上，形成了中上二叠统之间的平行不整合接触，即为东吴运动。④吴家坪早期(PSQ8LST) 峨眉山玄武岩全面喷出地表，穹窿中心为陆相喷发，玄武岩中发育丰富的柱状节理；周边海域为水下喷发，玄武岩中有枕状构造。因地下岩浆大规模流出地表，周边地区基底下沉来弥补岩浆房的空间，在此背景下形成了石柱台盆，沉积了吴家坪组的硅质岩。⑤长兴期火山活动结束，四川盆地整体拉张下沉，大部分地区演变为沉积区，“开江-梁平”泥质灰岩台盆开始演化形成，与“石柱”台盆同时存在。

... 并且,二叠纪也具备形成热水的区域地质背景(周新平等,2009),附近发育了一系列的同生断裂,梁平、宣汉、达县和开江等地也有一定数量的玄武岩分布(林良彪,2008),可见当时具备形成热水的条件 ...

... 玄武岩主要分布于同生断裂的两侧,明显受同生断裂的控制(林良彪,2008) ...

2010

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林良彪, 陈洪德, 朱利东. 2010. 川东茅口组硅质岩地球化学特征及成因[J]. 地质学报, 84(4): 500-507.

Silicalites are widely distributed in the Middle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan basin. Based on detailed observation in the field and the contents of major elements, REE and isotope of silicalites, it is suggested that the Maokou Formation silicalites were hydrothermal origin and were deposited on inter-platform basin environments. The contents of SiO2 are relatively high, and the value is 80.09%~97.91%. The ratio of Al/(Al+Fe+Mn) is regarded as a helpful criterion for identifying hydrothermal silicalites from other silicalites. The average ratio is 0.30 in the Maokou Formation. The REE contents of silicalites are low (7.509×10-6), with mid enrichment of HREE and negative anomaly of Ce. The values of δCe vary from 0.391~0.812. The values of δEu are maily 0.736~6.106, which are normal or slightly positive abnomal values. The Silicon (δ30Si) and Oxygen (δ18O) isotope compositions are correlated with the hydrothermally sourced quartzs. The paleotemperatures of the sea water, inferred from the Oxygen isotope records, is 34.45~88.92℃ during the formation of the silicalites. There were many syndepositional faults and volcanisms of Permian in eastern Sichuan basin. In addition, the heat source responsible for the hydrothermal convection is also presented in study area. Studied section is close to the Qiyaoshan fault, which could be the pass of hot liquid from deep crust. At that time, sea water encountered and was heated with magmatic liquid, and then dissolved much SiO2 and other elements. The warmer sea water with dissolved SiO2 sprayed out from the faults, which resulted in the enrichment of SiO2 in the sea waters and the consequent silicalite deposition in adjacent areas.

川东地区中二叠统茅口组硅质岩广泛分布。通过野外剖面的详细研究和硅质岩主量、稀土和同位素的分析，认为茅口组硅质岩为沉积于台盆相中的热水硅质岩，其化学成分以SiO2为主，含量为80.09%~97.91%，富集Fe、Mn等元素，Al/(Al+Fe+Mn) 平均值为0.30；REE总量平均值为7.509×10-6，δCe值为0.391~0.812，为负异常，δEu值为0.736~6.106，从无明显Eu异常到Eu正异常；δ30Si的值为0.2‰~1.2‰，与热水来源石英较为接近；根据δ18O计算出硅质岩形成时古海水的温度为34.45~88.92℃。热水硅质岩的形成与火山活动和断裂有关，下渗的海水与岩浆热液混合，并被加温，溶解了大量SiO2等有关元素；然后以热泉形式通过断裂喷出，使附近海水中SiO2含量极大提高并沉淀。

... 林良彪等,2010),少数为生物成因(杨玉卿和冯增昭,1997 ...

... 林良彪等(2010)通过氧同位素对重庆石柱茅口组层状硅岩的形成温度进行了估算,认为硅岩形成时的古海水温度变化范围为34~89,℃,平均为67,℃ ...

2007

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刘新宇, 颜佳新. 2007. 华南地区二叠纪栖霞组燧石结核成因研究及其地质意义[J]. 沉积学报, 25(5): 730-734.

燧石结核是华南地区二叠纪栖霞组的重要识别特征之一,其成因具重要的古地理、古海洋意义.通过对湖北黄石、江苏南京和广西来宾三地栖霞组燧石结核的岩石矿物学研究,确定了栖霞组燧石结核的矿物组成和成岩作用序列.研究区燧石结核主要由微石英、负延性玉髓、粗晶石英组成,并含少量白云石、方解石及生物碎屑.其中,微石英、负延性玉髓、正延性玉髓、白云石形成于早期成岩作用,方解石晶粒形成于晚期成岩作用,粗晶石英的形成则具有多期性.结合栖霞组菊花状天青石和海泡石成因研究结果,本文认为组成栖霞组燧石结核的硅质来源与当时全球硅质生物的繁盛有关.燧石结核内玉髓和白云石形成环境条件及形成时间的确定,为建立更加合理的燧石结核成因模式和白云岩化模式提供了重要资料,同时也对深入探讨本区二叠纪层状硅质岩的成因具启发意义.

... 刘新宇和颜佳新,2007 ...

... 刘新宇和颜佳新,2007),Rachel 和 Regina(2008)在研究南内华达州科迪勒拉陆架边缘密西西比期、宾夕法尼亚期浅水碳酸盐岩中的结核状硅岩时指出其为火山来源 ...

1991

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1989

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吕炳全, 瞿建忠. 1989. 下扬子地区早二叠世海进和上升流形成的缺氧环境的沉积[J]. 科学通报, 34(22): 1721-1724.

正下二叠统的栖霞组(p_1~1q)和孤峰组(p_1~2q)是下扬子区上古生代最大海进期沉积。栖霞组厚150—200m左右,底部梁山煤系厚1.5— 3m左右,下段为含沥青的厚层“臭灰岩”,为灰黑色含生物屑泥晶、微-粉晶灰岩,中、上段灰岩中夹燧石条带和团块,局部富集为上部硅质层

... 上扬子地区二叠系等地层中识别出了上升流沉积(吕炳全和瞿建忠,1989 ...

2005

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... 吕炳全等,2004,2005 ...

2004

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吕炳全, 王红罡, 胡望水, 等. 2004. 扬子地块东南古生代上升流沉积相及其与烃源岩的关系[J]. 海洋地质与第四纪地质, 24(4): 29-35.

长江中下游苏、皖、赣、鄂一带属古生代扬子地块被动大陆边缘的东南缘,通过该区64条古生界剖面的实测、分析和对比,得出该区古生界寒武、奥陶、志留、石炭和二叠系等地层中的黑色碳质页岩、硅质页岩、硅质条带和结核以及磷矿层和磷结核等沉积是古特提斯海中上升流作用形成的.上升流水体中富营养盐和SiO2,在古生代低纬度的扬子地块东南缘生物大量繁殖,引发缺氧事件,形成上述硅质和磷质沉积以及有机质丰富的烃源岩、石煤和磷矿层等,由于上升流水体富营养盐和SiO2,生物化石属种丰富,个体大,多营底栖或固着浅海底生活,硅质生物放射虫等丰富.区内烃源岩有机质与上升流的强度呈正相关关系,可见它们之间存在着成因联系.上古生界油气发现于苏北及南黄海,因而,这一区域是与上升流沉积有关的、最有利的油气勘探目标区.

... 吕炳全等,2004,2005 ...

... 吕炳全等,2004),沉积构造以微细层理或波状纹层为代表(胡望水等,2009),发育陆棚缓坡底栖型生物相和陆棚盆地浮游型生物相两种类型(肖传桃等,2009) ...

2010

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罗进雄, 何幼斌. 2010. 中—上扬子地区二叠系眼球状石灰岩特征及成因研究[J]. 地质论评, 56(5): 629-636.

Permian eyeball shaped limestone in Middle―Upper Yangtze region is a kind of carbonate with special structure , which is composed of “eyeball” and “eyelid”, and develops widely in the lower part of the Middle Permian Qixia Formation and the middle and lower part of the Middle Maokou Formation. Based on field work, combined with thin section analysis, carbon and oxygen isotope data and trace element data, the field macro characteristics, micro characteristics, geochemical features and formation mechanism have been studied in detail. And differences of the macro and micro characteristics between “eyeball” and “eyelid” are obvious. The “eyeball” is purer limestone without bedding, whose color is relatively light, and the biograins in “eyeball” mainly are algae, brachiopoda, foraminifera and fusulinids; while the most of “eyelid” is mud bearing limestones with slight wavy bedding, its color is darker, the muddy content is higher than “eyeball”, the biograins in “eyelid” dominate by shell which align orientationally, and lack algae, moreover, the diagenesis of “eyelid” is relatively intensive. Carbon and oxygen isotope research shows that “eyeball” and “eyelid” are the products in similar diagenesis environment; the trace element analysis indicates that “eyeball” is oxygen enriched deposition and “eyelid” is anoxic deposition; and trace fossil also shows that “eyelid” is anoxic deposition. According to the comprehensive analysis, the results can be conducted that “eyelid” may be the product of upwelling, and eyeball shaped limestones is formed combinatively by sedimentation and diagenesis under the influence of upwelling.

眼球状石灰岩是中―上扬子地区二叠系一种具特殊构造的碳酸盐岩，由“眼球”和“眼皮”组成，广泛分布于中二叠统栖霞组下部和茅口组中―下部。在野外工作的基础上，结合室内薄片鉴定分析, 碳、氧同位素分析及微量元素分析，对眼球状石灰岩的野外宏观特征、镜下微观特征、地球化学特征及其形成机理进行了较为详细的研究。“眼球”与“眼皮”宏观及微观特征差异明显，“眼球”颜色较浅，为较纯净的石灰岩，不显层理，生屑以藻类、腕足类、有孔虫和〖XCTING5X.TIF〗类等为主，“眼皮”的颜色较深，泥质较“眼球”高，多数为含泥石灰岩，略显波状，生屑以介壳类为主，缺乏藻类，定向排列，且成岩作用相对较强烈；碳、氧同位素研究表明“眼球”与“眼皮”为相似成岩环境的产物；微量元素分析表明“眼球”为富氧沉积，“眼皮”为缺氧沉积；遗迹化石也表明“眼皮”为缺氧沉积。综合分析，提出“眼皮”可能为上升流作用的产物，眼球状石灰岩是受上升流作用的影响，由沉积和差异压实共同作用形成的。

... 罗进雄和何幼斌,2010),认为上升流引发了缺氧事件,形成了有机质丰富的烃源岩,并发育有泥质石灰岩、黑色碳质页岩、硅质页岩、硅质条带、结核以及磷矿层等 ...

1995

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彭军, 夏文杰, 伊海生. 1995. 湘西晚前寒武纪层状硅质岩硅岩同位素组成及成因分析[J]. 地质论评, 41(1): 34-41.

湘西晚前寒武纪层状硅质岩硅氧同位素组成δ３０Ｓｉ为０．０％－０．７％，δ１８Ｏ为２０．２％－２３．６％。利用δ３０Ｓｉ和δ１８＾Ｏ分析硅质岩成，认为硅质岩为原生沉积，二氧化硅来源于热水，沉积在下斜坡边缘到棚缘盆地的环境中。根据燧石－海水间氧同位素平衡倪程计算岩石的形成温度为６６．０－８９．７℃，沉积温度低于６６．０℃

... 彭军等,1995 ...

2007

0.0

田云涛, 冯庆来, 李琴. 2007. 桂西南柳桥地区上二叠统大隆组层状硅质岩成因和沉积环境[J]. 沉积学报, 25(5): 671-677.

The geochemical researches on the upper Permian cherts of the Dalong Formation in the southwest Guangxi have been conducted. 〖JP2〗And we have the following findings: the chert is rich in the terrestrial elements (for example Al, Ti etc.), and poor in hydrothermal elements（for example Mn, Fe etc.）, with high correlation between the terrestrial elements (R>0.90) and low correlation between the hydrothermal elements (R=－0.30); The correlation between the terrestrial elements (Al, Ti, Hf, Zr, Th etc.) and ∑REE is high (R=0.70～0.83); AlFeMn diagram shows that the cherts is nonhydrothermal type. The characteristics above confirm that terrestrial debris is one of the most important provenances. Considering the truth, the high content of the siliceous biodebris in the cherts, we prove that the cherts were formed by strong bio or biochemical sedimentation, with lets of terrestrial debris and little hydrothermal and volcanic material interfused. Ce/Ce*, (La/Yb)Shale, (La/Ce)Shale, Th/U, Ceanom, ∑REE and (La/Ce)ShaleAl2O3/(Al2O3 +Fe2O3) diagram make sure that the cherts are deposited on middleouter shelf in oxic conditions. 〖JP〗

对桂西南上二叠统大隆组层状硅质岩地球化学的研究发现：陆源主量元素Al、Ti等含量较高，并呈很好的相关性（R>0.90）；热液来源的主量元素Mn和Fe等含量偏低，并具有较小的负相关关系（R=－0.30）；陆源元素(Al、Ti、Hf、Zr、Th等)与总稀土元素含量具有较高正相关性（R为0.70～0.83）；AlFeMn三角图解指示研究区的硅质岩为非热液成因。这些说明陆源物质是硅质岩形成的重要物源，结合硅质岩中含有大量的硅质生物（放射虫和海绵骨针等）的事实，我们认为研究区硅质岩是在生物作用为主，并有大量物源物质和少量热液物质（可能与大断裂导致的玄武岩喷发有关）和火山物质混入的条件下形成的。Ce/Ce*、(La/Yb)Shale、(La/Ce)Shale和∑REE与细粒沉积物沉积环境的关系以及(La/Ce)Shale—Al2O3/(Al2O3 +Fe2O3)图解等说明研究区硅质岩沉积环境为大陆边缘的中下部。Th/U和Ceanom指示了硅质岩形成于氧化环境。 

... 康健丽等,2010)、交代成因(郭福生等,2003)以及生物、热水综合成因(田云涛等,2007)等 ...

1994

0.0

王东安. 1994. 扬子地台晚元古代以来硅岩地球化学特征及其成因[J]. 地质科学, 29(1): 41-54.

Silicolite strata with different thickness and shapes are developed in most horizons of Sinian to Upper Palaeozoic in the Yangtze Platform.Most of the siliceous rocks are located in the anoxic melanocratic rock-series,while some of them are directly deposited between volcanic rocks and tuffs.The siliceous rocks mainly consist of tiny α-quartze.The main geochemical features of siliceous rocks in this area are as follows:l)Host elements are simple and concentric,beside SiO 2 ,only Al 2 O 3 ,CaO,FeO,organic carbon,and K 2 O of some samples can reach more than 1% in content;2) The ratio of Al/(Al + Fe+Mn) of all the samples are greater than 0.1,most of them are 0.2-0.6; They show obvious tendency change towards different times,different sections or different layers at the same section;3) Most of K 2 O/Na 2 O ratio are larger than 1,only same sections which related to the volcanic activity have the ratio less than 1;4) Mn contents are low generally, most of the MnO/TiO 2 ratio are smaller than 0.1,only a small amount of samples have the ratio greater than 1:5) Generally,the content of trace elements in siliceous rocks is low having a positive correlation to the content of clay and organic matter,and it has an obvious negative correlation to the crystallization degree of minerals; 6) P, Ba, V, Cr and Mn in siliceous rocks vary greatly in content,Ba,V have a positive correlation to Cr and a negative one to Mn; 7) Rich in organic matter;and 8) The mean δ 30 Si of siliceous rocks in this area ranges from +0.3‰to + 0.4‰.The formation of primary bedded siliceous rocks since Late Proterozoic in the Yangtze Platform is the products of particular sedimentary environment under particular geotectonic setting at definite geohistorical stage.The silicon in this area has a complicated source being accumulated by multiple manners.Long term surface weathering,erosion and halmyrolysis,including large-scale glacial erosion and miclobial action made a large amount of silicon freed into sea-water and become the principle source of silicon for forming silicolites. Locally,especially in active zone,large-scale volcanic eruption and hot spring up-welling may abruptly release a large amount of SiO 2 , which will be the important source of silicon.In addition to the function of silicon-concentration,the abrupt increase of living beings and organic matter can constantly change the medium condition so thatthe medium become favourable for the concentration,preservation,saturation and deposition of silicon.Submarine volcanism is another important factor for silicolite formation.It not only can enlarge local silicon concentration rapidly,but also can change water temperature,increase nutrient for microbes,promote the reproduction of bacteria and microbes,raise the content of anions such as S 2- obviously,and constantly change local medium condition of sea-water to form local geochemical domain more favourable for silicolite formation.In one word,the formation process of silicolites in this area is very complicated.It can be concluded as follows:Under particular geological setting and on the basis of abundant material source,biochemical process can concentrate and preserve silicon,and constantly improve the medium condition favourable to the saturation and deposition of silicon so that silicon can deposit steadily.Then,after diagenesis and a series of epigenetic changes as well as reworking,the existing bedded silicolites are formed.

在扬子地台通过对晚震旦世-古生代地层中许多硅岩层的主元素和微量元素含量及组合关系的研究,总结了硅岩的地球化学特征,进而讨论硅质的来源和硅岩形成的地质背景及其有利的地球化学条件。

... 古生代的诸多层位中不同程度地发育着硅质沉积(王东安,1994),二叠纪整个扬子地区硅岩都十分发育(冯增昭等,1991) ...

2007

0.0

王卓卓, 陈代钊, 汪建国. 2007. 广西南宁地区泥盆系硅质岩地球化学特征及沉积意义[J]. 沉积学报, 25(2): 239-245.

Thick chert series occur from the Upper Emsian through Frasnian strata in the Nanning area, South China. These siliceous deposits are characterized by black to dark grey, thinbedded chert intercalated with light grey tuffaceous beds, which tend to be brownish yellow in the upper portion of the Frasnian. The bedded chert has very high SiO2contents (usually ＞90％) and relatively high contents of TFe2O3（total iron）(avg. 3.32%). By contrast, the contents of other major elements, i.e. Al2O3, TiO2, MgO and MnO are extremely low (avg. 0.71％, 0.04％, 0.10％ and 0.02％, respectively). Some major element ratios of Fe/Ti, (Fe+Mn)/Ti and Al/(Al+Fe+Mn) are 92.12 and 0.25 in average, respectively. Trace element ratios of Ti/V and U/Th are 4.57 and 4.09 in average, of which the U/Th ratio reached a maximum in the early Frasnian. These geochemical features suggest a hydrothermal influence upon the precipitation of the bedded chert, and a strongest hydrothermal activity in the Early Frasnian. The hydrothermal activity was likely a reflection of deepseated basement faulting. In this case, the strongest hydrothermal venting in the early Frasnian point towards a strongest extension process of the rift basin, reconciling the scenario of temporal distributions of chert and lithofacies in Devonian in South China.

Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029

泥盆纪时，广西南宁附近发育了一套从早泥盆世埃姆斯期到晚泥盆世弗拉斯期末的硅质岩建造，硅质岩多为薄层，灰黑到黑色，至弗拉斯阶上部变为灰黄色，水平纹理发育，常夹火山凝灰岩或与之互层。这套硅质岩SiO2含量高（一般>90％），其他主量化学成分均很低（一般

... 王卓卓等,2007 ...

1995

0.0

... 夏邦栋等,1995 ...

2009

0.0

肖传桃, 丁静, 胡望水, 等. 2009. 下扬子地区中二叠世上升流相区古生态学研究[J]. 沉积学报, 27(2): 319-325.

The authors firstly make a study on Palaeoecology in upwelling phase region of Middle Permian in the Lower Yangtze area. The Qixia Formation is divided into five sedimentary ages, and the organic communities are recognized in this paper, at the same time, compositions, structures and ecologic environments are also discussed. Based on the analysis of characters of community association and deposition, two kinds of biofacies are recognized, namely benthonic biofacies of shelf glacis and planktonic biofacies of shelf basin, the relationship between biofacies and intensity of upwelling current is elucidated in the paper. Finally, the analysis of the control of upwelling current on paleoecologic features demonstrates that the intensity of upwelling current corresponds to abundance of organic community and discords from diversity.

首次对下扬子地区中二叠世上升流相区古生态特征进行了研究。将栖霞组划分为5个沉积期，并划分了栖霞组各沉积期和茅口期的生物群落，其中本部灰岩段和顶部灰岩段沉积期群落分异较为明显，并阐述了各群落的组成、结构和生态环境。根据群落的组合特征和沉积学特征，在研究区识别出两种生物相类型，即陆棚缓坡底栖型生物相和陆棚盆地浮游型生物相，并论述了生物相与上升流强度之间的关系。最后，分析了上升流对生物古生态特征的控制作用，认为，上升流的发育强度和生物群落的丰度成正相关，而与分异度多成反相关。

... 肖传桃等,2009 ...

... 吕炳全等,2004),沉积构造以微细层理或波状纹层为代表(胡望水等,2009),发育陆棚缓坡底栖型生物相和陆棚盆地浮游型生物相两种类型(肖传桃等,2009) ...

1996

0.0

徐跃通. 1996. 浙江西裘晚元古代层状硅质岩热水沉积地球化学标志及其沉积环境意义[J]. 地球化学, 25(6): 600-608.

在浙江西裘地区晚元古界地层中存在与地层整合产出的层状硅质岩。硅质岩富Ｆｅ、Ｍｎ，相对贫Ａ１，富集Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇａ，稀土元素总量低，铈负异常，重稀土相对富集，具热水沉积硅质岩的地球化学特征。在Ａ１－Ｆｅ－Ｍｎ和Ｆｅ－Ｍｎ－（Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｃｕ）三角图上均属于热水沉积硅质岩。硅质岩硅、氧同位素地球化学也显示其热水成因之特点。硅质岩的ＭｎＯ／ＴｉＯ２、δＣｅ和δ３０Ｓｉ值分析表明本区层状硅质岩主要是在深海环境下沉积的。硅质岩形成温度较高，约为８２－１６５℃。

... 徐跃通,1996 ...

2006

0.0

严贤勤, 孟凡巍, 袁训来. 2006. 徐淮地区新元古代九顶山组燧石结核的地球化学特征[J]. 微体古生物学报, 23(2): 295-302.

徐淮地区新元古代九顶山组燧石结核中保存有很好的丝状、球形蓝藻和细菌化石.为了探讨其化石化过程和沉积环境,我们利用地球化学方法对燧石结核进行了分析,结果显示,该燧石结核中Al/(Al+Fe+Mn)值为0.127-0.383,平均0.247;TiO2和Al2O3含量较低;与地壳克拉克值相比,Ba,Co,Nb,Cu,Be,V,Sr,Ni相对亏损,Ti,Cr,Mn强烈亏损.稀土元素总量低,轻稀土元素大于重稀土元素;具弱的Ce负异常和较明显的Eu正异常,北美页岩标准化模式曲线呈平坦状或右倾.这些地球化学特征反映了九顶山燧石结核形成于离大陆较近的边缘浅海碳酸盐台地沉积环境,在其形成的过程中伴有海相热液的作用.化石的保存与SiO2的快速沉积和硅化有关.

... 严贤勤等,2006 ...

2003

0.0

... 杨海生等,2003 ...

2008

0.0

杨水源, 姚静. 2008. 安徽巢湖平顶山中二叠统孤峰组硅质岩的地球化学特征及成因[J]. 高校地质学报, 14(1): 39-48.

安徽巢湖平顶山地区中二叠统孤峰组的层状硅质岩成因一直存在不同的认识.对其详细的野外地质和岩相学观察,及硅质岩常量元素、稀土元素和氧同位素地球化学分析结果表明,这些硅质岩在Al-Fe-Mn三角图、SiO2-(K2O+Na2O),SiO2-Al2O3,SiO2-MgO,Al2O3-(K2O+Na2O)双变量图解中都落入了生物成因的硅质岩范围内;K2O/Na2O平均值为1.32,δ Ce具有轻微的负异常,轻稀土富集,这特征显示研究区硅质岩应为海水生物沉积成因.硅质岩的乏ΣREE值在19.87～63.95μg/g之间,平均值为44.59μg/g;δ Ce范同在0.72～0.97,平均值为0.84;Ceanom范围在-0.174～0.011,平均值为-0.088;(La/Yb)N值在0.44～1.98之间,平均值为1.01;(La/Ce)N值在1.04～1.3之间,平均值为1.16,这些地球化学指标指示了研究区硅质岩沉积于大陆边缘的缺氧的水体环境中.研究发现,与硅质岩互层的泥质岩中存在火山毛,预示该区硅质岩的硅可能有部分来源于火山物质.

... 杨水源和姚静,2008 ...

1997

0.0

杨玉卿, 冯增昭. 1997. 华南下二叠统层状硅岩的形成及意义[J]. 岩石学报, 13(1): 111-120.

华南地区下二叠统的层状硅岩分布较稳定，厚度一般为几十米，含有数量不等的放射虫和海绵骨针等，并据此可分为放射虫硅岩、海绵骨针硅岩和贫化石硅岩。化学成分特点和硅氧同位素值，具有生物化学成因硅岩的特征，与火山成因和热水成因的硅岩也有一定联系。层状硅岩的形成明显受断裂控制，硅质生物、上升洋流和水平洋流则是硅质富集、保存和沉淀的主要因素，而海底火山和热水活动的参与也起到一定促进。层状硅岩中有机碳含量丰富，平均０．６９％，是潜在的有利烃源岩。

... 林良彪等,2010),少数为生物成因(杨玉卿和冯增昭,1997 ...

1988

0.0

尹国勋. 1988. 河南焦作地区太原群灰岩中燧石的成因及成岩作用标志[J]. 焦作矿业学院学报, (2, 3): 173-177.

太原群灰岩中的燧石结核或条带是在成岩作用阶段经硅质交代成因的。其成岩作用标志如下:1.结核的形态复杂多样;2.燧石结核层具三维空间网络;3.燧石条带顶底界面与上,下灰岩呈缝合接触;4.燧石结核中含灰岩斑块:5.沿灰岩再作用面和裂隙分布;6.显微镜下可见方角石残留结构和硅化的白云石菱形假晶:7.结核中有被交代的痕迹化石 Zooophycos 和 burrow:8.燧石中含大量硅化的钙质生物化石,保留被交代的生物壳质结构;9.含硅质鲕粒;10.燧石结核在剖面土受一定层位控制按照 F.J.Pettij John 的观点,这种燧石属充拉通型燧石。由于滨海平原上硅酸盐和铝硅酸盐的化学分解,SiO_2质点吸附在粘土质点和碳酸盐质点之上,被流水搬运进沉积盆地。均匀地分布于碳酸盐沉积物中。在成岩作用阶段。在压实作用下,灰岩上覆及下伏碎屑沉积物中的含 Si质溶液沿灰岩孔隙流入,与灰岩中碱性孔隙水混合。降低 PH 值,促进 Si 质溶解然后,“离子”向某些沉淀中心迁移,并交代碳酸盐岩,形成燧石结核或条带。

... 而关于结核状、条带状、团块状硅岩的研究却相对较少,其成因解释也不相同(尹国勋,1988 ...

... 结核状、条带状及团块状硅岩的硅质常被认为来自陆源(尹国勋,1988)或生物来源(高长林和何将启,1999 ...

1999

0.0

殷鸿福, 吴顺宝, 杜远生, 等. 1999. 华南是特提斯多岛洋体系的一部分[J]. 地球科学, 24(1): 1-12.

特提斯的多岛洋模式认为,冈瓦纳超大陆与欧亚超大陆的裂解块体群在其漂移过程中,漂移前方的洋盆萎缩、消亡,后方则由裂谷发展为新的洋盆,如此循序出现的洋盆就构成了古、中、新特提斯等不同阶段.裂解、漂移和消亡的多幕次过程,使特提斯与大西洋、太平洋等"干净"的大洋不同.它在其各个演化阶段,始终是个充满着裂解地块与裂谷、海道,微板块与小洋盆,岛弧与边缘海等不同裂离与聚合程度的海陆相间的多岛洋盆.华南是特提斯多岛洋体系的一部分.它由秦岭微板块、扬子板块(含下扬子地块、昌都-思茅地块、义敦地块、松潘-甘孜地块)、华夏板块、滇缅泰马板块(保山)、印支-南海板块(海南岛)组成,与华北板块间及相互间以商丹小洋盆、勉略小洋盆、华南小洋盆及古特提斯洋分开.对扬子板块与华夏板块的关系、秦岭小洋盆与扬子及华北板块的关系、扬子板块西侧的裂解地块及亲冈瓦纳的裂解块体分别作了较详尽的论述.根据这些块体的构造、沉积、古生物、古地磁绘制了它们的古海洋复原图.多岛洋体系板块运动具有软碰撞、多旋回和造山长期性的特点.其板块碰撞通过岛屿或块体增生的多幕次微型碰撞而实现.每一微型碰撞的速度为2个碰撞块体速度的差,而不是速度的和,两碰撞块体的质量总额又是很小的,因此不能引起造山运动,这就是"软碰撞".多旋回是沿用黄汲清的概念.每一次微型碰撞之后往往跟着一个松弛扩张的过程,造山运动并不是紧随各次碰撞而发生的,而是可能要延迟100Ma乃至更长的时间,这就造成了造山长期性.

2004

0.0

于炳松, 陈建强, 李兴武, 等. 2004. 塔里木盆地肖尔布拉克剖面下寒武统底部硅质岩微量元素和稀土元素地球化学及沉积背景[J]. 沉积学报, 22(1): 59-66.

Black rock series at the bottom of the Lower Cambrian in the Northern Tarim Basin, China, is com 2posed of black shales interbedded with thin - bedded cherts. Six chert samples were systematically collected from avertical section of 8. 8 meters in depth in Xiaoerbulak, Northern Tarim Basin. The cherts were crushed and ana 2lyzed for trace element and rare earth concentrations. Trace elements such as V, Cu, Zn, U, Pb, Ba, Cd, Ag,Mo, As and Sb are highly enriched, and others such as Rb, Zr, Cs, Hf, Ta, W, Tl, Bi and Th are highly deplet 2ed in the cherts. These trace element patterns suggest that the cherts may be of deep crustal origin. The low ratiosof Th/ U and Rb/ Sr further suggest that the cherts are of earth interior sourcesor received hydrothermal input dur 2ing their deposition. The chondrite - normalized Ce/ Ce3ratio rangesfrom 0. 42 to 0. 83, with an average of 0. 60.North American Shale Composite (NASC) - normalized Ce/ Ce3ratio ranges from 0. 42 to 0. 79, with an averageof 0. 57. Negative Ce anomalies are distinct. ∑ REEs in the cherts generally increase from 10. 50 ppm at the bot 2tom to 35. 97 ppm at the top of the sampled section. NASC - normalized (La/ Lu) N ratio decreases from 2. 72 atthe bottom to 0. 67 at the top. NASC - normalized (La/ Ce) N ratio increases from 1. 36 at the bottom to 3. 13 atthe top. These REE patterns are very similar to those for the cherts deposited in the pelagic ocean - basin floor inthe Franciscan Complex exposed at Marin Headlands, California (F - MH chert) (Murray et al.,1991). Chon 2drite - normalized Eu/ Eu3value markedly decreases upward in the section from 5. 54 at the lowermost to 0. 73 atthe top, and NASC - normalized Eu/ Eu3value decreasesfrom 8. 05 to 1. 03. The relatively high Eu/ Eu3ratio forthe chertsfrom the North Tarim Basin is most likely due to a hydrothermal input (e. g., Eu/ Eu3 ～10). The sys 2tematic decrease of Eu/ Eu3ratio from the bottom to the top of the section reflects that the hydrothermal input isthe largest in the lowermost portion of the section and gradually decreases upward. These geochemical characteris 2tics indicate that the cherts from the bottom of the Lower Cambrian in the Northern Tarim Basin should be de 2posited on a pelagic ocean - basin floor in proximity to the mid ocean ridge that provided much interior source/ hy 2drothermal input, but this conclusion is in quite contradiction to that from the sedimentological research. On thebasis of the comprehensive studiesof regional geology and geochemistry of black shales, it is considered that the up 2welling carries the substances formed in the pelagic ocean floor onto shelf to deposit, which results in the pelagicgeochmical characteristics of the bedded cherts deposited on shelf.

1. China University of Geosciences,Beijing 100083; 2. Key Laboratory of Lithosphere Tectonics and Exploration, Ministry of Education, Beijing 100083

对塔里木盆地北部肖尔布拉克寒武系露头剖面中 8.8m厚的黑色页岩夹硅质岩组合中的硅质岩的系统采样分析表明,该硅质岩具有深源成因特征。其低的Th/U和Rb/Sr比也证明了其沉积时所具有的深部物源和热水注入迹象。硅质岩的稀土元素经北美页岩标准化后的Ce/Ce 从 0.4 2到 0.79,平均 0.5 7。Ce的负异常明显。这些稀土元素的参数特征与加利福尼亚弗朗希斯科杂岩 (FranciscanComplex)中沉积在大洋海底硅质岩的稀土元素特征十分相似。北美页岩标准化后的Eu/Eu 值从 8.0 5下降到 1.0 3。其相对较高的Eu/Eu 值很有可能反映了热水的注入。Eu/Eu 值从剖面底部到顶部的系统降低反映了剖面底部的热水作用最强烈,向上热水作用逐渐减弱。上述一系列的地球化学标志指示该硅质岩应沉积在离洋中脊不远的、具有深源物质/热水注入的远洋盆地背景中。结合区域地质和伴生黑色页岩地球化学的综合分析认为,该套硅质岩的形成与上升洋流的影响有关。上升洋流将形成于大洋盆地背景中的物质带到大陆边缘陆棚环境中发生沉积,造成了沉积在陆棚环境中的硅质岩,在地球化学组成上保留了其大洋盆地背景的特征

... 硅岩中微量元素含量与地壳中该元素平均含量的异常反应了硅岩的深部物质来源(于炳松等,2004) ...

... 于炳松等,2004 ...

2009

0.0

周新平, 何幼斌, 杜红权, 等. 2009. 四川宣汉地区二叠系硅岩地球化学特征及成因研究[J]. 古地理学报, 11(6): 670-680.

四川宣汉地区二叠系茅口组和吴家坪组的硅岩,主要以结核状、条带状和团块状产出.根据硅岩的岩石学及地球化学特征,对其成因进行了系统研究.野外观察硅岩形态多样,与围岩呈缝合线状接触,在剖面上受一定层位控制,团块状硅岩中含石灰岩斑块等.显微镜下观察,硅岩中见方解石残余结构及白云石菱形假晶等.野外观察和显微镜下观察表明这些硅岩应为交代作用形成.常量元素分析表明硅岩以SiO_2为主(69.61%～99.21%),其他化学成分含量较低(0.01%～16.07%),Fe/Ti、(Fe+Mn)/Ti及Al /(Al+Fe+Mn)值反映了硅岩的形成与热水活动有关,样品点在Al-Fe-Mn三角图中的投影位于富铁端;微量元素Co/Ni、V、Ti/V、Th /U和Rb/Sr值都较低,样品点在(Cu+Co+Ni)-Fe-Mn三角图中的投影也位于富铁端;硅岩中稀土元素总量低(低于10×10~ (-6)),Ce明显负异常,Eu弱负异常,LREE/HREE值低,Eu/Eu*值相对较高.上述特征表明研究区硅岩在形成过程中有热水物质参与沉积, 在成岩过程中通过SiO_2交代作用形成.

... 周新平等,2009 ...

... 方解石的趋势,两者呈缝合状接触,且玉髓中见残余的方解石(周新平等,2009) ...

1990

0.0

周永章. 1990. 丹池盆地热水沉积硅岩的沉积地球化学特征[J]. 沉积学报, 8(3): 75-83.

随着层控矿床研究的不断深入, 一种新的岩石类型——热水沉积岩,尤其是热水沉积硅岩,已受到矿床学与岩石学家们的极大关注,并且被认为是20世纪80年代地球科学的一项重大进展。但如何区别热水沉积硅岩与其它成因硅岩呢?本文从岩石化学、微量元素、稀土元素、氧和硅同位素等方面介绍了热水沉积硅岩的地球化学特征。

... 有关层状硅岩、似层状硅岩的研究较多,且普遍认为是热水成因(周永章,1990 ...

1994

0.0

周永章, 涂光炽, Edward H

Chown

, 等. 1994. 粤西古水剖面震旦系顶部层状硅岩的热水成因属性: 岩石学和地球化学证据[J]. 沉积学报, 12(3): 1-10.

The Sinian ( Precambrian ) chert formation occurs at Gusui,western Guangdong Province,southern China,and is an integral part of the source strata of the Hetai gold field. The presence of the chert formation offers an excellent opportunity to evaluate the possible hydrothermal system and its role in the formation of the.source strata. The Precambrian chert from Gusui is characterized by bedded, laminated,massive and pseudobrecciated structures, and the depletion of TiO 2 ,AI 2 O 3 and most trace elements. However, it is enriched in Ba,As, Sb, Hg and Se,which are considered as diagnostic elements of hydrothermal sediments. In the Al一Fe一Mn ternary diagram,it falls into the“hydrothermal field ". Correspondence analysis and factor analysis reveal that many elements show up in the factor that represents the leaching of country rocks by hydrothermal solution,and is the very characteristic element association of the geochemically anomalous South China basement. REE are characterized by a low total content and a gradually increasing NASC一normalized value with increasing atomic number of REE, ranging between the upper and the lower limits of typical hydrothermal deposits.The petrologic and geochemical evidences suggest a hydrothermal origin for the chert. It may have formed in a Precambrian rift or extension zone developed within the Yunkai marginal geosyncline.with a fault system linkihg to an unknown heat source at depth.

古水剖面震旦系顶部硅岩主要发育层状构造、纹理状构造、块状构造和假角砾状构造，化学成份以ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３和大部分微量元素亏损（相对地壳克拉克值）为特征。但Ｂａ、Ａｓ和Ｓｂ等少数已知的热水沉积特征元素显示富集。在Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ三元图上，古水硅岩投映在“热水沉积”域内。因子分析和对应分析显示了大部分金属元素在代表热水淋滤作用的因子上均有反映。稀土元素以低含量为特征，在对北美页岩组合样（ＮＡＳＣ）正规化后的稀土配分模式落在典型热水沉积的上、下限之间，而在正常沉积的之外。各种岩性和地球化学证据表明，古水硅岩具有热水成因。

... 周永章等,1994 ...

1986

0.0

1983

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... 海相沉积物中Fe/Ti值和(Fe+Mn)/Ti值可判断热水沉积和正常海水沉积,当上述比值分别大于20和25时,一般认为属于热水来源的沉积物(Bostrom,1983) ...

1969

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... 由于沉积物中Fe、Mn的富集主要与热水的参与有关,Al的富集则与陆源物质等的介入有关,Al/(Al+Fe+Mn)值可作为衡量沉积物中热水沉积物含量多少的标志(Bostrom et al ...

1982

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... 微量元素比值是判断硅岩硅质来源的重要指标,一般认为Co/Ni值小于1、Th/U值小于1时为热水沉积(Marching et al ...

1994

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2008

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1994

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... 相对于主量元素和微量元素而言,稀土元素在沉积、成岩过程中所受的影响较小,能更好地保留硅岩的原始信息(Richard,1994) ...

1988

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... 另外,(Cu+Co+Ni)-Fe-Mn三角图也用于区分热水沉积和非热水沉积(Rona,1988),因为热水来源的硅岩富Fe、Mn,贫Cu、Co和Ni,这与热水条件下沉积物沉积速率加快有关 ...

1987

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